[发明专利]一种基于合成氨的化学储能系统及方法

权利要求书

1.一种基于合成氨的化学储能系统，其特征在于，包括光伏板(1)和风车(2)，所述的光伏板(1)和和风车(2)与电解槽(3)相连接，为电解槽(3)供电，电解槽(3)的氢气出口与氢气储罐(4)的入口相连通，氢气储罐(4)的出口与混合器(5)的氢气入口相连通，空分装置(10)的氮气出口与混合器(5)的氮气入口相连通，混合器(5)的出口与压缩机(6)的入口相连通，压缩机(6)的出口与合成氨反应器(7)的管程入口相连通，合成氨反应器(7)的管程出口与氨分离装置(8)的入口相连通，氨分离装置(8)的气体出口与混合器(5)的入口相连通，氨分离装置(8)的液体出口与液氨储槽(9)的入口相连通；

所述的合成氨反应器(7)的壳程出口与透平(11)的入口相连通，透平(11)的出口与回热器(12)的热侧入口相连通，回热器(12)的热侧出口与预冷器(13)的热侧入口相连通，预冷器(13)的热侧出口与二氧化碳压缩机(14)的入口相连通，二氧化碳压缩机(14)的出口与回热器(12)的冷侧入口相连通，回热器(12)的冷侧出口与合成氨反应器(7)的壳程入口相连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于合成氨的化学储能系统，其特征在于，所述的合成反应器(7)的管程中装载有铁触媒。

3.根据权利要求1所述的一种基于合成氨的化学储能系统，其特征在于，所述的透平(11)与压缩机(6)通过联轴器联动，透平(11)与二氧化碳压缩机(14)通过联轴器联动，二氧化碳压缩机(14)与发电机(15)通过联轴器联动。

4.根据权利要求1所述的一种基于合成氨的化学储能系统，其特征在于，所述的合成氨反应器(7)为管壳式。

5.基于权利要求1所述的一种基于合成氨的化学储能方法，其特征在于，包括以下步骤；

光伏板(1)发出的电力和风车(2)发出的电力，进入电解槽(3)，电解槽(3)中的水电解后生成的氢气进入氢气储罐(4)，氢气储罐(4)中的氢气送入混合器(5)，空气经过空分装置(10)，分离出的氮气送入混合器(5)，氢气和氮气在混合器(5)中按比例混合后，进入压缩机(6)进行加压，加压后进入合成氨反应器(7)的管程，在管程中铁触媒的作用下，生成氨，进入分离装置(8)中分离，分离后的氨送入液氨储罐(9)，未反应的氢气和氮气送回混合器(5)；

合成氨反应是放热反应，合成氨反应器(7)管程放出的热量被壳程中的二氧化碳工质吸收，吸热后的二氧化碳进入透平(11)中做功，做功后的二氧化碳进入回热器(12)的热侧，与低温的二氧化碳工质换热后，进入预冷器(13)的热侧，与循环水换热，进一步降温，之后进入二氧化碳压缩机(14)加压，加压后的二氧化碳进入回热器(12)的冷侧，与高温的二氧化碳工质换热后，进入合成氨反应器(7)的壳程进一步吸热后，完成循环；

透平(11)通过联轴器拖动压缩机(6)、二氧化碳压缩机(14)和发电机(15)转动。