[发明专利]一种利用低温余热的氢能源发电系统

说明书

本发明一种利用低温余热的氢能源发电系统，包括氢反应床单元、气体混合器、氢气膨胀机、发电机、烟气换热管路和空气换热管路；氢气膨胀机和发电机轴连接，低温烟气经一级烟气换热器、二级烟气换热器后外排；氢反应床单元的换热氢气出口一路经换热介质高压氢气循环泵、1号氢气中间罐、烟气换热器和三通阀连接换热氢气入口；另一路经换热介质低压氢气循环泵、2号氢气中间罐、空气换热器和三通阀连接换热氢气入口；氢反应床单元的高压氢气出口连接气体混合器，气体混合器的氢气出口经二级烟气换热器连接氢气膨胀机入口，氢气膨胀机出口一路连接氢反应床单元；另一路连接气体混合器。本发明采用金属氢化物氢气热压缩机技术，利用低温余热进行发电。

技术领域

本发明属于余热利用技术领域，涉及一种采用以可逆金属氢化物为工作介质的氢热压缩机技术来利用低温余热的氢能源发电系统。

背景技术

能源短缺、环境污染、全球气候变化，令开发清洁、高效、安全和可持续的能源迫在眉睫，其中氢能正在受到越来越多国家的重视。

氢的用途很广，适用性强，其中，氢 - 氧燃料电池发电系统还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便，这种氢气发电系统目前已在移动通信基站等领域得到使用。现有技术中，上述 H₂来源于制氢设备或氢气储存装置， O₂则直接来源于外界空气。燃料电池在上述电化学反应产生电的过程中，会放出热量，该热量若不及时导走，会导致燃料电池温度不断升高而烧坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用低温余热的氢能源发电系统，以氢气为循环工质，采用氢热压缩机技术将低温余热的热量转变为机械能，带动发电机发电的系统，充分利用低温余热，节能减排增加企业经济效益。

本发明的技术方案是：

一种利用低温余热的氢能源发电系统，系统包括氢反应床单元、气体混合器、氢气膨胀机、发电机、一级烟气换热器、二级烟气换热器、空气换热器、1号氢气中间罐、2号氢气中间罐、换热介质高压氢气循环泵、换热介质低压氢气循环泵、低压氢气管路、高压氢气管路、烟气换热管路、空气换热管路、加热氢气管路和冷却氢气管路。气体混合器设有低压氢气进口、高压氢气进口和氢气出口。氢气膨胀机与发电机轴连接。氢反应床单元的每台氢反应床分别设有低压氢气入口、高压氢气出口、换热氢气入口和换热氢气出口。低温烟气经烟气管路依次通过一级烟气换热器、二级烟气换热器的壳程后外排。空气换热管路连接到空气换热器的壳程入口，空气换热器的壳程出口与大气连通。氢反应床单元的每台氢反应床的换热氢气出口经三通阀分为两路，一路通过加热氢气管路连接到换热介质高压氢气循环泵，换热介质高压氢气循环泵出口依次经1号氢气中间罐、一级烟气换热器的管程和三通阀连接到氢反应床的换热氢气入口，形成加热回路；另一路通过冷却氢气管路依次经换热介质低压氢气循环泵、2号氢气中间罐、空气换热器的管程和三通阀连接到氢反应床的换热氢气入口，形成冷却回路。氢反应床单元的各氢反应床的高压氢气出口经高压氢气管路连接到气体混合器的高压氢气进口，气体混合器的氢气出口经二级烟气换热器的管程后连接到氢气膨胀机入口，氢气膨胀机的出口分为两路，一路经低压氢气管路连接到氢反应床单元的低压氢气入口供氢反应床吸氢循环使用；另一路直接连接到气体混合器的低压氢气进口循环使用。

系统还包括有机工质压缩机、有机工质膨胀机、2号发电机、1号有机工质换热器、2号有机工质换热器。有机工质压缩机、有机工质膨胀机和2号发电机同轴或不同轴连接。低温烟气经烟气管路依次通过一级烟气换热器的壳程、二级烟气换热器的壳程和2号有机工质换热器的壳程换热后外排。一级烟气换热器的管程出口通过加热氢气管路经1号有机工质换热器的管程和三通阀（30）连接到氢反应床的换热氢气入口。有机工质膨胀机的出口连接到2号有机工质换热器管程的入口，2号有机工质换热器管程的出口连接到有机工质压缩机的入口。有机工质压缩机的出口连接到1号有机工质换热器的壳程入口，1号有机工质换热器的壳程出口连接到有机工质膨胀机的入口。