[發(fā)明專利]一種耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112725034A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 王丹丹;李亞樓;安寧;李芳;楊小煜;孫璐;劉赫川;翟江;高鵬飛;蔡靖;文晶;何蕾;陳興雷;李文臣;趙敏;徐希望;丁平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/72;C10J3/80;C10J3/82;C25B1/04;C10L3/08
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 白曉晰

1.一種耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，包括：電解水制氫單元、生物質(zhì)氣化單元和甲烷化單元；其中，

所述電解水制氫單元的能源輸入端與產(chǎn)電系統(tǒng)的能源輸出端連通，用以在所述產(chǎn)電系統(tǒng)輸出的電能的供給下，對水進行電解；外部水源和所述甲烷化單元的蒸汽出口分別與所述電解水制氫單元的原料輸入端連通，用以向所述電解水制氫單元傳輸水或蒸汽的同時輸送所述電解水制氫單元所需的熱能；

所述生物質(zhì)氣化單元上開設有生物質(zhì)進口，用以與外界生物質(zhì)源連通；

所述生物質(zhì)氣化單元的氧氣進口與所述電解水制氫單元的氧氣出口連通，所述甲烷單元的蒸汽出口與所述生物質(zhì)氣化單元的氣化蒸汽進口連通，用以向所述生物質(zhì)氣化單元傳輸蒸汽的同時輸送所述生物質(zhì)氣化單元所需的部分熱能；

所述甲烷化單元的原料氣進口分別與所述電解水制氫單元的氫氣出口及所述生物質(zhì)氣化單元的氣化合成氣出口連通，以利用H₂和CO、CO₂共同反應制取CH₄。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述電解水制氫單元包括：電解裝置、氫氣壓縮機、氧氣壓縮機和氧氣儲罐；其中，

所述電解裝置的進口與外部水源及所述甲烷化單元的蒸汽出口連通，用以在電能和熱能的驅(qū)動下，利用水或蒸汽的電解過程產(chǎn)生H₂和O₂；

所述電解裝置的氫氣出口與所述氫氣壓縮機的進口連通，所述氫氣壓縮機的出口與所述甲烷化單元的原料氣進口連通，用以將所述電解裝置輸出的氫氣加壓后輸送至所述甲烷化單元中；

所述電解裝置的氧氣出口與所述氧氣壓縮機的進口連通，所述氧氣壓縮機的出口與所述氧氣儲罐的進口連通，用以將所述電解裝置輸出的氧氣加壓后輸送至所述氧氣儲罐中；所述氧氣儲罐的第一出口與所述生物質(zhì)氣化單元的氧氣進口連通，用以向所述生物質(zhì)氣化單元提供氧氣，所述氧氣儲罐的第二出口用以將部分氧氣作為產(chǎn)品輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述電解水制氫單元還包括：氫氣-水換熱器和氧氣-水換熱器；其中，

所述氧氣-水換熱器的兩個進口分別與所述電解裝置的氧氣出口及所述外部水源連通，用以使得所述電解裝置中產(chǎn)生的氧氣與所述外部水源進行換熱，從而利用所述外部水源回收氧氣顯熱；

所述氫氣-水換熱器的兩個進口分別與所述電解裝置的氫氣出口及所述外部水源連通，用以使得所述電解裝置中產(chǎn)生的氫氣與所述外部水源進行換熱，從而利用所述外部水源回收氫氣顯熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述電解裝置為高溫固體氧化物高溫電解裝置、堿性溶液電解裝置、質(zhì)子交換膜電解裝置或高溫固體氧化物高溫電解裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)氣化單元包括：氣化爐和合成氣凈化裝置；其中，

所述氣化爐上分別開設有生物質(zhì)進口、氧氣進口和氣化蒸汽進口，用以分別與外界生物質(zhì)源、與所述電解水制氫單元的氧氣出口及所述甲烷化單元的蒸汽出口連通；

所述合成氣凈化裝置的進口與所述氣化爐的氣化合成氣出口連通，用以脫除所述合成氣中的雜質(zhì)，所述合成氣凈化裝置的凈化合成氣出口與所述甲烷化單元的原料氣進口連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耦合生物質(zhì)氣化的可再生能源電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)氣化單元還包括：合成氣-蒸汽換熱器；其中，

所述合成氣-蒸汽換熱器的第一進口與所述氣化爐的氣化合成氣出口連通，所述合成氣-蒸汽換熱器的第二進口與所述甲烷化單元的蒸汽出口連通，用以使得所述氣化爐輸出的合成氣與所述甲烷化單元的蒸汽進行換熱降溫；

所述合成氣-蒸汽換熱器的第一出口與所述氣化爐的氣化蒸汽進口連通，用以將換熱后的所述蒸汽輸送至所述氣化爐中；所述合成氣-蒸汽換熱器的第二出口與所述合成氣凈化裝置連通，用以將換熱后的合成氣輸送至所述合成氣凈化裝置。