[發(fā)明專利]一種聯(lián)合生產(chǎn)綠氫綠氧及冷能利用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111286279.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN114383381B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小康;張鎮(zhèn);楊健;劉艷軍;駱彩萍;王西峰;馬冬雪;吳德意
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華陸工程科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F25J1/02
• 分類號(hào): F25J1/02;C25B1/04;H02S10/12
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

本發(fā)明涉及氫能和節(jié)能減排領(lǐng)域，具體公開了一種聯(lián)合生產(chǎn)綠氫綠氧及冷能利用方法，利用光伏/風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的綠電制取高壓氫氣、高壓氧氣，通過儲(chǔ)能裝置保證在光伏/風(fēng)力發(fā)電裝置工作間歇期，保證電解水制氫裝置的連續(xù)運(yùn)行；通過高壓液氫泵、高壓液氧泵替代氫氣壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)向下游連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)高壓氫氣、高壓氧氣。同時(shí)，利用氮?dú)庾鳛檠h(huán)工質(zhì)，常溫氮?dú)庾鳛橐簹洹⒁貉鯕饣臒嵩矗簹錃饣瘯r(shí)提供?250℃溫位的高品質(zhì)冷能，液氧氣化時(shí)提供?186℃溫位的高品質(zhì)冷能，氮?dú)饣厥绽淞孔兂梢旱僮鳛闅錃狻⒀鯕庖夯睦湓矗徊捎玫獨(dú)馔庖夯到y(tǒng)補(bǔ)充系統(tǒng)冷損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫能和節(jié)能減排領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)生產(chǎn)高壓氫氣、高壓氧氣的工藝系統(tǒng)及冷能利用方法。

背景技術(shù)

合成氣(CO+H₂)是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的上游原料氣，而合成氣制備過程中在變換裝置副產(chǎn)大量的CO₂，最終排放到環(huán)境中；通過采用風(fēng)光互補(bǔ)的綠電作能源，通過電解水制氫裝置生產(chǎn)綠氫可以大規(guī)模的替代傳統(tǒng)合成氣中的灰氫，同時(shí)副產(chǎn)的氧氣可以替代空分裝置生產(chǎn)的氧氣；高壓液氫泵、高壓液氧泵替代大型氫壓機(jī)、氧壓機(jī)也提高了生產(chǎn)運(yùn)行的安全性，這對(duì)于大型煤化工企業(yè)工廠的節(jié)能減排、安全生產(chǎn)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有專利技術(shù)中，尚未有以光伏發(fā)電、儲(chǔ)能裝置和電解水制氫生產(chǎn)的綠氫、綠氧為原料、利用冷能耦合聯(lián)合生產(chǎn)高壓氫氣、高壓氧氣的工藝系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聯(lián)合生產(chǎn)綠氫綠氧及冷能利用方法。該綠氫綠氧聯(lián)產(chǎn)方法既有效的克服了大規(guī)模光伏發(fā)電供氫的不連續(xù)性問題，又實(shí)現(xiàn)了氫氣、氧氣液化與液氫、液氧氣化的能量耦合，采用氮?dú)庾鳛檠h(huán)工質(zhì)安全可靠，同時(shí)高壓液氫泵、高壓液氧泵替代大型氫壓機(jī)、氧壓機(jī)也提高了生產(chǎn)運(yùn)行的安全性，是一種高效零碳的高壓氫氣、氧氣制備方法。

一種聯(lián)合生產(chǎn)綠氫綠氧及冷能利用方法，包括如下步驟：

步驟一、光伏發(fā)電裝置以光伏發(fā)電、風(fēng)電裝置以風(fēng)力發(fā)電提供的可再生電源作為動(dòng)力，通過電解水制氫裝置生產(chǎn)氫氣、氧氣，富裕的可再生電源存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置內(nèi)，作為光伏發(fā)電、風(fēng)電裝置間歇期的備用電源；

步驟二、通過電解水制氫裝置生產(chǎn)的氫氣通過氫氣液化裝置將氫氣從常溫降至-250℃后，以液態(tài)形式儲(chǔ)存到液氫貯槽中；在液氫生產(chǎn)過程中采用液氮預(yù)冷，將氫氣預(yù)冷至-191℃；

步驟三、液氫貯槽中的液氫經(jīng)高壓液氫泵加壓至3.5～8.5MPaG，采用氮?dú)庾鳠嵩磳⒁簹錃饣脸兀缓笏腿敫邏簹錃夤芫W(wǎng)；液氫氣化過程中，通過氮?dú)饣厥?250℃溫位的冷能；

步驟四、通過電解水制氫裝置生產(chǎn)的氧氣經(jīng)過氧氣純化單元純化后，通過氧氣液化器將氧氣從常溫降至-186℃后，以液態(tài)形式儲(chǔ)存到液氧貯槽中；在液氧生產(chǎn)過程中采用液氮作冷源，將氧氣冷卻至-186℃后液化；

步驟五、液氧貯槽中的液氧經(jīng)高壓液氧泵加壓至4.0～8.5MPaG，采用氮?dú)庾鳠嵩磳⒁貉鯕饣脸兀缓笏腿敫邏貉鯕夤芫W(wǎng)；液氧氣化過程中，通過氮?dú)饣厥?186℃溫位的冷能；

步驟六、氮?dú)饨?jīng)液氧氣化器降溫后送至氮?dú)馔庖夯到y(tǒng)進(jìn)一步冷卻液化，來自氫氣預(yù)冷器的氮?dú)庖步?jīng)液氫氣化器冷卻液化，兩股液氮送入液氮貯槽，再經(jīng)液氮循環(huán)泵加壓后分別送至氫氣預(yù)冷器和氧氣液化器。

進(jìn)一步地，電解水制氫裝置是以可再生電源作為能源將水分離成氫氣和氧氣。

進(jìn)一步地，儲(chǔ)能裝置配有鋰離子儲(chǔ)能電池、鉛酸蓄電池、全釩流儲(chǔ)電池或其它形式電池儲(chǔ)能，將光照充裕期的富余電能儲(chǔ)存起來，作為光照低谷期的補(bǔ)充電源。

進(jìn)一步地，將氫氣從常溫降至-250℃后，以液態(tài)形式進(jìn)行加壓，用高壓液氫泵替代高壓氫氣壓縮機(jī)，是一種安全的、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模供應(yīng)高壓氫氣的方式。

進(jìn)一步地，液氫氣化過程中，通過氮?dú)鈿饣簹洌厥?250℃溫位的冷能，為氫氣液化提供-193℃的冷量。