一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制氫系統(tǒng)，尤其是涉及一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前公知主要的氫氣制取方法有兩種，一種是天然氣水蒸汽重整制氫，另一種是電解水制氫，前者需要高溫和一氧化碳分離設(shè)備，而后者需要強(qiáng)電流和水資源，而且它們?cè)谥迫〉倪^程中都需要大量的能耗。
[0003]中國(guó)專利CN101294288A公開了一種氫氧、熱、電聯(lián)產(chǎn)、循環(huán)的方法。該方法是通過電解水制氫氧氣用于鍋爐進(jìn)行燃燒、加熱，將電解水所產(chǎn)生的余熱和鍋爐壁套所傳導(dǎo)的余熱收集利用并在熱源的隔層以水循環(huán)換熱冷卻形成溫差，一方面，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電供應(yīng)自身系統(tǒng)的電解水制氫氧和部分照明等，另一方面水循環(huán)換熱冷卻所得到的中溫副產(chǎn)熱水導(dǎo)入鍋爐補(bǔ)水，減少了爐內(nèi)加熱的溫程，大大的提高了燃燒熱效。實(shí)施上述氫氧、熱、電聯(lián)產(chǎn)、循環(huán)的方法系統(tǒng)包括:水電解制氫氧、供熱鍋爐及燃燒、冷熱溫差發(fā)電以及管路和附件等組合實(shí)現(xiàn)，但是該種方法仍然沒有解決上述能源消耗量過大的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可以大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，將更多的能量轉(zhuǎn)換為電能的氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，由氬氣循環(huán)動(dòng)力組件、二氧化碳分離組件及氫氣制取組件構(gòu)成，
[0007]所述的氬氣循環(huán)動(dòng)力組件包括依次連接的發(fā)動(dòng)機(jī)、混合室、發(fā)電機(jī)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)管道與氬氣補(bǔ)充罐連接，
[0008]所述的二氧化碳分離組件包括依次連接的二級(jí)冷凝器、二氧化碳吸收器、解吸器、
一級(jí)冷凝器，
[0009]所述的氫氣制取組件包括相互連接的水箱及電解水制氫裝置，該電解水制氫裝置還連接有氫氣存儲(chǔ)罐、氧氣存儲(chǔ)罐，
[0010]所述的混合室與氧氣存儲(chǔ)罐連接，所述的二級(jí)冷凝器與水箱連接，所述的一級(jí)冷凝器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與氬氣補(bǔ)充罐之間的連接管道上。
[0011]所述的發(fā)動(dòng)機(jī)中通入天然氣、氬氣和氧氣。
[0012]所述的氬氣補(bǔ)充罐上設(shè)有氬氣補(bǔ)充閥。
[0013]所述的二級(jí)冷凝器將水蒸汽冷凝成水并存儲(chǔ)在水箱中。
[0014]所述的二氧化碳吸收器底部連接有富液泵，頂部連接有貧液冷卻器，所述的富液泵經(jīng)熱交換器與解吸器的頂部連接。
[0015]所述的二氧化碳吸收器頂部排出的氣體為氬氣。
[0016]所述的解吸器的底部連接有貧液泵，頂部連接有冷凝回流器，中部連接有再沸器。
[0017]所述的再沸器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與氬氣補(bǔ)充罐之間的連接管道上。
[0018]所述的氫氣存儲(chǔ)罐和氧氣存儲(chǔ)罐分別儲(chǔ)存電解水制氫裝置電解出的氫氣和氧氣。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過使用波谷電來電解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，在用電高峰期時(shí)再將電解得來的氧氣和天然氣在氬氣循環(huán)動(dòng)力組件中燃燒產(chǎn)生動(dòng)力并發(fā)電，通過二氧化碳分離系統(tǒng)將燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳分離，將水蒸汽冷凝存儲(chǔ)，等到用電低谷的時(shí)候再通過氫氣制取組件來電解冷凝存儲(chǔ)的水。
[0020]該系統(tǒng)可以在不需要額外提供水源的情況下，產(chǎn)生高純度的氫氣，特別適用一些缺少水源的發(fā)電站，比如沙漠中的太陽(yáng)能發(fā)電站，山上的風(fēng)力發(fā)電站。本系統(tǒng)雖然也是用電解水制氫，但是也會(huì)通過燃燒天然氣發(fā)出電能，用相同熱值下價(jià)格僅為氫氣價(jià)格六分之一的天然氣去發(fā)電，再將昂貴的氫氣賣出，可以以賺取差價(jià)，所以本系統(tǒng)具有很高的經(jīng)濟(jì)性。此外本系統(tǒng)還采用了氬氣循環(huán)動(dòng)力組件，進(jìn)入動(dòng)力系統(tǒng)燃燒的是氬氣、氧氣和天然氣，并沒有氮?dú)?，所以在發(fā)電的過程中不會(huì)產(chǎn)生有毒的氮氧化物，氬氣是一種高比熱比的惰性氣體，可以大幅提尚發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，可以將更多的能量轉(zhuǎn)換為電能。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中，1-水箱；2-電解水制氫裝置；3_ 二級(jí)冷凝器；4_氫氣存儲(chǔ)罐；5_氧氣存儲(chǔ)罐；6_發(fā)動(dòng)機(jī)；7_混合室；8_發(fā)電機(jī)；9_ 二氧化碳吸收器；10_富液泵；11_貧液泵；12_熱交換器；13_貧液冷卻器；14_解吸器；15_冷凝回流器；16_再沸器；17_—級(jí)冷凝器；18_氬氣補(bǔ)充閥；19_氬氣補(bǔ)充罐。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0024]實(shí)施例
[0025]一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由氬氣循環(huán)動(dòng)力組件、二氧化碳分離組件及氫氣制取組件構(gòu)成，主要組件包括有水箱1、電解水制氫裝置2、二級(jí)冷凝器3、氫氣存儲(chǔ)罐4、氧氣存儲(chǔ)罐5、發(fā)動(dòng)機(jī)6、混合室7、發(fā)電機(jī)8、二氧化碳吸收器9、富液泵10、貧液泵11、熱交換器12、貧液冷卻器13、解吸器14、冷凝回流器15、再沸器16、一級(jí)冷凝器17、氬氣補(bǔ)充閥18和氬氣補(bǔ)充罐19。
[0026]氧氣和氬氣在混合室7中混合之后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)6與進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)6的天然氣燃燒，燃燒后的產(chǎn)物為高溫二氧化碳和水蒸汽，高溫尾氣經(jīng)過一級(jí)冷凝器17冷卻到180攝氏度。被降溫的尾氣進(jìn)入再沸器16去加熱解吸器14中的二氧化碳富液，使二氧化碳從吸收液中解吸，被解吸的二氧化碳進(jìn)入冷凝回流器15之后被排入大氣，二氧化碳吸收劑被再次送入解吸器14。從再沸器16出來的尾氣進(jìn)入二級(jí)冷凝器3，尾氣中的水蒸汽被冷凝成水排入水箱I，此時(shí)尾氣的成分為二氧化碳和氬氣，尾氣進(jìn)入吸收器9尾氣中的二氧化碳被液體二氧化碳吸收劑吸收，二氧化碳富液被富液泵10泵入熱交換器12和解吸器14中出來的二氧化碳貧液進(jìn)行熱交換之后再進(jìn)入解吸器14，二氧化碳富液被解吸之后成為二氧化碳貧液，二氧化碳貧液被貧液泵11泵入熱交換器12與從吸收器9中來的較冷的二氧化碳富液進(jìn)行熱交換之后再次進(jìn)入吸收器9。從吸收器9出來的只含有氬氣的尾氣進(jìn)入混合室7。
[0027]氬氣循環(huán)動(dòng)力組件包括發(fā)動(dòng)機(jī)6、混合室7、發(fā)電機(jī)8、氬氣補(bǔ)充閥18和氬氣補(bǔ)充罐19。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏時(shí)，可打開氬氣補(bǔ)充閥18對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充氬氣。
[0028]氫氣制取組件包括水箱1、電解水制氫裝置2、氫氣存儲(chǔ)罐4和氧氣存儲(chǔ)罐5。在用電低谷的時(shí)候，可以用電解水制氫裝置來電解水箱I中的水，得到氧氣和氫氣，把它們分別存儲(chǔ)在氧氣罐和氫氣罐中，其中氧氣存儲(chǔ)罐4中的氧氣作為氬氣循環(huán)動(dòng)力組件的助燃劑。
[0029]本實(shí)用新型的工作原理在于將天然氣和氧氣以1:2的一個(gè)最佳的混合比混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)6，其燃燒產(chǎn)生動(dòng)力通過發(fā)電機(jī)8產(chǎn)生電能。另一方面，為降低燃燒氣體熱能損耗率，在該系統(tǒng)中加入有一惰性氬氣循環(huán)系統(tǒng)，由于氬氣具有高比熱比，熱效率高，也是有效的提高了熱能的利用率。此外，本系統(tǒng)還將燃料燃燒產(chǎn)生的水蒸汽進(jìn)行了回收利用，起到了節(jié)約水資源的作用。
[0030]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，該循環(huán)系統(tǒng)由氬氣循環(huán)動(dòng)力組件、二氧化碳分離組件及氫氣制取組件構(gòu)成， 所述的氬氣循環(huán)動(dòng)力組件包括依次連接的發(fā)動(dòng)機(jī)￠)、混合室(7)、發(fā)電機(jī)(8)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(6)經(jīng)管道與氬氣補(bǔ)充罐(19)連接， 所述的二氧化碳分離組件包括依次連接的二級(jí)冷凝器(3)、二氧化碳吸收器(9)、解吸器(14)、一級(jí)冷凝器(17)， 所述的氫氣制取組件包括相互連接的水箱(I)及電解水制氫裝置(2)，該電解水制氫裝置(2)還連接有氫氣存儲(chǔ)罐(4)、氧氣存儲(chǔ)罐(5)， 所述的混合室(7)與氧氣存儲(chǔ)罐(5)連接，所述的二級(jí)冷凝器(3)與水箱(I)連接，所述的一級(jí)冷凝器(17)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(6)與氬氣補(bǔ)充罐(19)之間的連接管道上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(6)中通入天然氣、氬氣和氧氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的氬氣補(bǔ)充罐(19)上設(shè)有氬氣補(bǔ)充閥(18)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的二級(jí)冷凝器(3)將水蒸汽冷凝成水并存儲(chǔ)在水箱(I)中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳吸收器(9)底部連接有富液泵(10)，頂部連接有貧液冷卻器(13)，所述的富液泵(10)經(jīng)熱交換器(12)與解吸器(14)的頂部連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的二氧化碳吸收器(9)頂部排出的氣體為氬氣。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的解吸器(14)的底部連接有貧液泵(11)，頂部連接有冷凝回流器(15)，中部連接有再沸器(16)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的再沸器(16)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)(6)與氬氣補(bǔ)充罐(19)之間的連接管道上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述的氫氣存儲(chǔ)罐(4)和氧氣存儲(chǔ)罐(5)分別儲(chǔ)存電解水制氫裝置(2)電解出的氫氣和氧氣。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種氬氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電制氫系統(tǒng)，由氬氣循環(huán)動(dòng)力組件、二氧化碳分離組件及氫氣制取組件構(gòu)成，氬氣循環(huán)動(dòng)力組件包括依次連接的發(fā)動(dòng)機(jī)(6)、混合室(7)、發(fā)電機(jī)(8)，二氧化碳分離組件包括依次連接的二級(jí)冷凝器(3)、二氧化碳吸收器(9)、解吸器(14)、一級(jí)冷凝器(17)，氫氣制取組件包括相互連接的水箱(1)及電解水制氫裝置(2)，該電解水制氫裝置(2)還連接有氫氣存儲(chǔ)罐(4)、氧氣存儲(chǔ)罐(5)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以在不需要額外提供水源的情況下，產(chǎn)生高純度的氫氣，特別適用一些缺少水源的發(fā)電站中使用。
【IPC分類】C25B9/04, F02B63/04, C25B1/04, F02M25/12
【公開號(hào)】CN204716388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520231742
【發(fā)明人】李理光, 沈益波, 鄧俊
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日