[实用新型]一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统

说明书

本实用新型公开了一种背压式铝‑蒸汽燃烧多联产储能系统，该系统包括释能子系统和储能子系统；本实用新型通过将基于铝燃料储能、铝‑蒸汽燃烧发电、蒸汽朗肯循环和制氢等进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现电力、氢气多联产和便于开展全球能源贸易等优点。

技术领域

本实用新型属于绿色发电和先进储能技术领域，具体涉及一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统。

背景技术

目前，储能技术领域的研究十分活跃，各种储能技术迅猛发展，如抽水蓄能、压缩空气储能、锂电池储能、超级电容器储能、飞轮储能、储氢等。然而，现有的储能技术难以同时满足储能密度大、可移动性、自耗损失小要求。因此，需要开发一种新的储能技术，从而使可再生能源发电向更深、更广方向发展。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，该系统将基于铝燃料储能、铝-蒸汽燃烧、蒸汽朗肯循环发电和制氢等进行有效地耦合，具有储能密度高、储能周期长可实现永久储存、燃料循环再生无消耗、可实现电力、氢气多联产等优点。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，包括释能子系统和储能子系统；

所述释能子系统包括铝-蒸汽燃烧室1、回热器2、气液冷凝分离器3、蒸汽透平4、发电机5、冷凝器6和给水泵7；所述蒸汽透平4的出口蒸汽分成两路，一路与铝-蒸汽燃烧室1的燃烧蒸汽进口相连通，另一路与冷凝器6的热侧入口相连通，冷凝器6的热侧出口与新补充的水混合后与给水泵7的进口相连通，给水泵7的出口与回热器2的冷侧入口相连通，回热器2的冷侧出口与铝-蒸汽燃烧室1的循环工质进口相连通，铝-蒸汽燃烧室1的循环工质出口与蒸汽透平4的进口相连通，铝-蒸汽燃烧室1的燃料进口与铝燃料供应相连通，在铝-蒸汽燃烧室1中，铝燃料与蒸汽发生燃烧放热反应，反应方程式为2Al+3H₂O＝Al₂O₃+3H₂，铝-蒸汽燃烧产生的固体产物氧化铝通过铝-蒸汽燃烧室1的底部排出并进行收集，铝-蒸汽燃烧产生的高温气体混合物经铝-蒸汽燃烧室1的气体产物出口与回热器2的热侧入口相连通，回热器2的热侧出口与气液冷凝分离器3的入口相连通，气体混合物中的水蒸气在气液冷凝分离器3中经冷凝后与氢气分离，气液冷凝分离器3具有两个出口，一个为氢气出口，另一个为冷凝水出口；

所述储能子系统包括氧化铝电解装置8和可再生能源电力供应9；所述氧化铝电解装置8的物料进口与氧化铝供应相连通即与铝-蒸汽燃烧室1 的底部固体产物氧化铝出口相连通，氧化铝电解装置8的电源与可再生能源电力供应9相连接，在氧化铝电解装置8中发生电化学反应，在氧化铝电解装置8的阴极上产生铝液，通过冷凝收集后得到固体铝燃料，固体铝燃料与铝-蒸汽燃烧室1的燃料进口相连通。

所述蒸汽透平4同轴连接发电机5，发电机5发电对外供电。

所述气液冷凝分离器3的氢气出口氢气用于氢燃料电池或氢燃气轮机的燃料。

所述可再生能源电力供应9中的电力来自光伏发电、风力发电、光热发电、水力发电和/或生物质能发电。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述的一种背压式铝-蒸汽燃烧多联产储能系统，具有如下优点：(1)金属燃料铝的能量密度高；(2)铝燃料中不含碳，且系统整个工作过程不产生污染物，是一种绿色低碳的发电技术；(3)通过电化学反应将可再生能源电力转化为金属燃料铝的化学能进行储存，具有储能周期长，可实现永久储存的优点；(4)整个过程中铝-蒸汽燃烧反应后，其燃烧固体产物通过电解再生可重新得到金属燃料铝，整个过程燃料铝循环再生、无消耗；(5)在发电的同时还可协同制氢气；(6)通过金属燃料铝进行储能。

附图说明