[实用新型]一种甲醇为原料的发电系统

说明书

本实用新型提供了一种甲醇为原料的氢能发电系统。本实用新型能够调节原料的组成，只需要配给一种原料，通过调节水碳比，既能给出满足催化转化的原料浓度，也能够给出电化学转化所需的原料浓度；并且能够调节最终氢气产品中上述两种来源的比例。如采用催化转化路线，只需输入热能即可；如采用电化学转化，输入电能即可，并可以经此途径引入可再生电能；系统能够兼而有两种不同的氢气来源，在合适的比例下，不用膜分离、变压吸附等技术实现氢气的纯化，以符合燃料电池或其他氢燃料发电设备的需要；系统中产生的水进一步回收在集水罐中，部分地打回至原料水罐再次利用，有效地提高了系统物料的利用率，降低了尾气中可能存在的甲醇、甲醛等排放物。

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，尤其是涉及一种甲醇为原料的发电系统。

背景技术

能源和电力行业目前主要采用燃煤或燃气锅炉进行大规模集中发电、采用汽油机、柴油机等内燃机进行分布式发电。这些发电系统的原料都来自于不可再生的化石能源(煤、石油、天然气)，并且在用能过程中会排放大量的CO₂、硫氧化物(SO_X)和氮氧化物(NO_X)。随着国民经济的进一步提高，对能源需求的逐步增长，传统的发电方法不仅会加剧煤、石油、天然气等自然资源的消耗，还会导致温室效应、环境污染等生态问题。为了维护国家能源安全和应对环境保护的要求，开发绿色高效清洁替代能源应用技术、采用清洁能源进行发电是未来能源与电力行业的必然趋势。

氢气(H₂)被认为是未来具有前景的一种能源物质，能够广泛用于能源、电力、化工等多个领域。氢气既能够从现有的煤和天然气制得，也能够从甲醇等绿色含氢气液体中制得，还能够采用可再生能源(如风能、电能)通过电解水、电解甲醇的方法制得。现有的氢气发电技术主要是利用氢燃料电池、氢涡轮发电、氢内燃机发电等方法。氢燃料电池利用质子交换膜燃料电池(PEMFC)实现，氢气与空气中的氧气发生燃烧反应，基于电化学原理释放电能。氢涡轮、氢内燃机利用氢燃料燃烧后产生的热能输出为机械能，从而带动发电机发电。然而，限制氢能广泛应用的主要原因在于氢气的储存和运输问题。具体的原因是：(1)常温常压下，氢气的体积能量密度低，大约为12.7MJ/m³。需要经过压缩或液化才能提高其提及能量密度，如在-253℃下对氢气进行液化，可以使氢气的体积能量密度提升至约10027MJ/m³。然而，在压缩和液化过程中损耗了大量能量，据估计氢气所携带总能量的30～33％被用于液化氢气。储存氢气所用的高压气瓶材料需要特殊制造，其加工及运输成本高昂。(2)由于氢气分子及其容易逸散，每天还会有0.1～1％的蒸发损失，带来不必要的浪费。(3)从安全性角度考虑，氢气的爆炸极限是4.0v％～75.6v％，特别是在封闭空间内，氢气的安全性远低于其他燃料。

为了解决上述问题，已有方案采用甲醇作为储氢载体，通过催化裂解或者催化重整在线制氢，从而解决氢能的储运问题。然而在实际使用过程中，氢气的纯度难以直接达到氢燃料发电的要求。如果采用风能、太阳能电解水或甲醇产生氢气，其纯度能够达到要求，但是其产量和持续性难以保证。

因此，迫切需要一种以甲醇为原料进行富氢气体生产并用于发电的工艺及系统技术，具备灵活调节操作工艺能满足不同氢气产品要求的功能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种甲醇为原料的发电系统，本实用新型的系统转化路线灵活可调控，成本低。

本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电系统，包括：

甲醇溶液储罐、原料液一储罐、集水罐、蒸发器、反应器、纯化室、氢气缓冲罐、燃烧室、溶液配制罐、静态混合器、原料液二储罐、电解槽、氢气缓冲罐和发电系统；

所述甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连；

所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连；