[实用新型]一种利用风能制备天然气的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于清洁能源技术领域，特别是涉及一种利用风能制备天然气的系统。

背景技术

二氧化碳是空气中常见的温室气体，是一种气态化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO₂，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成。全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO₂等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。

二氧化碳是地球上储量最为丰富的碳源之一。随着石油资源的日益枯竭，加之向大气中大量排放二氧化碳所引起的严重生态和环境问题，将温室气体CO₂转变为高附加值的化工产品成为国内外产业和学术界研究和讨论的热点。

现有处理二氧化碳的方法之一是封存，把人类排放的二氧化碳气体捕捉并集中起来，进行地质封存或深海封存，解决因温室气体而引发的全球气候变暖威胁。此外二氧化碳还能够用作植物气肥和果蔬保鲜剂，作为灭火器的原料，工业上可制纯碱、尿素、汽水等，二氧化碳的成品干冰可作制冷剂，保藏容易变坏的食物，还可用于人工降雨；在温室栽培中，常用二氧化碳作为肥料。但是上述现有方法均具有成本高和消耗能源大的缺点，还需要进一步开发新的可持续型二氧化碳处理方式。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用风能制备天然气的系统，以解决现有方法均具有成本高和消耗能源大的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用风能制备天然气的系统，其包括：风力发电装置、电解水装置、二氧化碳收集装置和甲烷化反应装置；

所述风力发电装置用于将风能转换为电能；所述电解水装置用于电解水并生成氧气和氢气；所述二氧化碳收集装置用于收集二氧化碳；所述甲烷化反应装置以电解水装置产生的氢气和二氧化碳收集装置提供的二氧化碳为原料生产甲烷并生成水蒸气。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，所述风力发电装置通过输电线与电解水装置的电能输入接口连接，所述电解水装置的阴极产生的氢气通过氢气出口和氢气传输管传输至甲烷化反应装置的氢气入口。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，所述二氧化碳收集装置的气体输出口通过二氧化碳传输管与甲烷化反应装置的二氧化碳入口连通。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，所述甲烷化反应装置包括氢气入口、二氧化碳入口和混合气出口，所述氢气入口与电解水装置的氢气出口连通，二氧化碳入口与二氧化碳收集装置的气体输出口连通。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，该系统还包括混合气分离装置，所述混合气分离装置的进气口与甲烷化反应装置的混合气出口连通，用于将混合气中的甲烷、水蒸气分离并分别输出。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，该系统还包括回水管，所述回水管连接混合气分离装置的水蒸气出口和电解水装置的补水口。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，该系统还包括用于滤除二氧化碳和水的分子筛，所述分子筛设置在甲烷化反应装置与混合气分离装置的连接管路上。更进一步，所述分子筛为4A分子筛或13X分子筛。

本实用新型如上所述的利用风能制备天然气的系统，进一步，该系统还包括二氧化碳储存装置，所述二氧化碳储存装置用于储存来自二氧化碳收集装置的二氧化碳，并将储存的二氧化碳输送至甲烷化反应装置。

本实用新型的有益效果是：

能够充分利用绿色风能进行水的电解生产氧气和氢气，同时利用二氧化碳收集装置收集温室气体二氧化碳，进一步在甲烷化反应装置通过氢气与二氧化碳的化学反应生成燃料甲烷和副产物水蒸气，实现了将风能转化为清洁的化学能，同时避免了二氧化碳造成的大气污染和温室效应。此外，在设置混合气分离装置和回水管的技术方案中，能够对反应生成的水蒸气进行再次利用，增加了系统的运行效能。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：