[发明专利]可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统

权利要求书

1.一种可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统，其特征在于，该系统包括：

可再生能源制氢子系统：用以通过接收可再生能源发电进行电解水得到氧气以及作为底物气体的氢气；

二氧化碳捕集子系统：以电厂烟气为源头捕集回收作为底物气体的二氧化碳；

H₂/CO₂生物甲烷化子系统：用以以氢气和二氧化碳作为底物气体通过产甲烷菌的代谢作用生成甲烷并入天然气管网，所述的H₂/CO₂生物甲烷化子系统包括预处理室(21)、液体注射器(22)、微生物电解池(23)、CH₄储罐(24)、CH₄分析仪(25)、循环泵(26)、注气装置(27)和残液回收罐(28)，所述的预处理室(21)预先接收作为底物气体的氢气和二氧化碳后与培养液、缓冲液充分混合形成具有相对稳定酸碱度的初始反应液，在初始反应液和底物气体共同进入微生物电解池(23)后，经过产甲烷菌的代谢作用合成甲烷，并通过CH₄储罐(24)存储，CH₄分析仪(25)用以检测甲烷含量，当达到天然气管网的入网标准时，则通过3向旋塞阀进入注气装置(27)后并入天然气管网，当未达到天然气管网的入网标准时，则通过3向旋塞阀和循环泵(26)由下部返回微生物电解池(23)的内部进行再循环，直至达到天然气管网的入网标准；

预处理室(21)预先处理好的初始反应液已使得H₂溶解至饱和状态，反应开始时直接将H₂通入微生物电解池的阴极室，可以在一定程度上抑制间接电子传递途径中H⁺转化成H₂过程而直接与CO₂进行合成作用，实现生物甲烷化系统的能量损耗减小，并提高甲烷的生产效率。

2.根据权利要求1所述的一种可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统，其特征在于，所述的可再生能源制氢子系统包括电解水制取装置(1)、H₂储罐(3)和O₂储罐(5)，所述的电解水制取装置(1)中通过电解纯水生成的氢气经过第一压缩机(2)增压后，注入H₂储罐(3)中储存，生成的氧气经过第二压缩机(4)增压后，注入O₂储罐(5)储存，所述的氢气作为甲烷化反应底物备用，或者供加氢站使用，所述的氧气供医疗机构使用，所述的H₂储罐(3)通过流量计和控制阀向H₂/CO₂生物甲烷化子系统提供氢气。

3.根据权利要求1所述的一种可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统，其特征在于，该生物甲烷化系统的用电原则为：

充分利用富余的可再生能源发电，为压缩机提供电力的电源主要包括风力发电电源和光伏电源，低碳电力和电网作为补充供电手段为压缩机提供电能，为提高本系统的经济效益，采用可再生电力优先为弃电电量。

4.根据权利要求1所述的一种可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统，其特征在于，所述的二氧化碳捕集子系统包括依次连接的洗涤脱硫模块、吸收再生模块以及分离压缩模块。

5.根据权利要求4所述的一种可再生能源制氢耦合电厂捕集二氧化碳的生物甲烷化系统，其特征在于，所述的洗涤脱硫模块包括依次设置的洗涤塔(6)、脱硫塔(7)、第三压缩机(8)和烟气冷却器(9)，所述的电厂烟气依次通过洗涤塔(6)洗涤、脱硫塔(7)脱硫、第三压缩机(8)压缩和烟气冷却器(9)冷却后进入吸收再生模块。