[發明專利]一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電系統及方法

在審

• 申請號: 201910292283.4
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109944699A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張純;楊玉;白文剛;張磊;李紅智;姚明宇
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F02C3/22
• 分類號: F02C3/22;F02C6/00;F02C7/224;F24S23/70;F24S20/20;C01B3/34
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

本發明公開了一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電系統及方法，該系統包括集熱器，集熱器的出口與甲烷重整反應器的入口相連通，甲烷重整反應器的出口與燃氣輪機發電系統的入口相連通，燃氣輪機發電系統出口與二氧化碳分離系統入口相連通，二氧化碳分離系統出口與二氧化碳壓縮機入口相連通，二氧化碳壓縮機出口與集熱器的入口相連通。天然氣儲罐出口與天然氣壓縮機入口相連通，天然氣壓縮機出口與集熱器的入口相連通。天然氣儲罐的另一個出口與燃氣輪機發電系統入口相連通。甲烷重整反應器與燃氣輪機發電系統之間設置有氣柜。該系統能夠實現甲烷重整和太陽能光熱儲能和發電有機的結合。

技術領域

本發明涉及太陽能利用技術領域，特別涉及一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電系統及方法。

背景技術

太陽能具有清潔、取之不盡用之不竭等特點，但是存在時間分布不均問題，太陽能用于發電時一般都需要使用儲能等技術。

熱化學儲能主要是基于一種可逆的熱化學反應，通過化學鍵的斷裂重組實現能量的存儲和釋放，在儲能反應中，儲能材料吸收熱量發生熱化學反應，生成反應產物，從而將熱量儲存。熱化學儲能密度和效率高，適用于太陽能熱能的高溫高密度儲存。熱化學儲能的體積和重量儲能密度遠高于顯熱或者相變蓄熱，儲能載體可以在常溫下長期儲存。其中，甲烷重整就是一種常見的熱化學儲能體系，甲烷與二氧化碳在一定條件下發生熱化學反應，吸收熱量，生成一氧化碳和氫氣，實現能量的儲存，甲烷重整儲能密度高，原料來源豐富。

在我國西北地區，太陽能資源豐富，因此，如果能夠開發出一種新的系統，該系統可以將利用甲烷重整將太陽能光熱發電相結合，會對太陽能光熱發電帶來巨大變化。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電系統及方法，將甲烷重整與太陽能光熱儲能和發電相結合，能夠實現對太陽能進行平穩持續的利用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電系統，包括集熱器2，所述的集熱器2的出口與甲烷重整反應器3的入口相連通，甲烷重整反應器3的出口與燃氣輪機發電系統5的入口相連通，燃氣輪機發電系統5出口與二氧化碳分離系統8入口相連通，二氧化碳分離系統8出口與二氧化碳壓縮機9入口相連通，二氧化碳壓縮機9出口與集熱器2的入口相連通。

所述天然氣儲罐6出口分別與燃氣輪機發電系統5的入口和天然氣壓縮機7入口相連通，天然氣壓縮機7出口與集熱器2的入口相連通。

所述的甲烷重整反應器3與燃氣輪機發電系統5之間設置有氣柜4。

所述的集熱器2一側設置有用于將太陽光聚焦于集熱器2上的鏡場1。

一種基于甲烷重整的太陽能光熱儲能和發電方法，當太陽輻射充足時，集熱器2溫度較高，會有大量的甲烷和二氧化碳進入甲烷重整反應器3，甲烷和二氧化碳發生重整反應生成一氧化碳和氫氣，部分一氧化碳和氫氣進入燃氣輪機發電系統5進行燃燒發電，其余的一氧化碳和氫氣進入氣柜4儲存起來，一氧化碳和氫氣燃燒之后的煙氣進入二氧化碳分離系統8，分離得到二氧化碳經過二氧化碳壓縮機9加壓后進入集熱器2，天然氣儲罐6中的天然氣經過天然氣壓縮機7后進入集熱器2；

當沒有太陽輻射時，集熱器2溫度降低，甲烷重整反應器3中甲烷和二氧化碳的重整反應停止，此時利用氣柜4中儲存的一氧化碳和氫氣送入燃氣輪機發電系統5中進行燃燒發電。

本發明的有益效果：