用于存储电能的方法和系统的制作方法_3

文档序号:9829291阅读:来源:国知局
借助于电解18将水此0分解成氨气出和氧气 〇2。氧气化与来自烟尘存储器30的烟尘C和水在煤气化单元20中反应W产生含有二氧化碳 C〇2、一氧化碳C0和氨气出的合成气体。作为替代,有可能用引入氧气化来燃烧来自烟尘存储 器30的烟尘CW形成C〇2。形成合成气体的燃烧和反应两者都放出热量,该热量用于预热水 出0,该水出0进料至电解18。同样地,热量可用于生成能量,产生的电能同样能够经由连接36 用于电解18。
[0055] 煤气化单元20中形成的合成气体或二氧化碳随后与氨气出一起从电解18引入甲 烧化22。那里,甲烧气体在萨己蒂耶反应或氨化反应中产生。压缩甲烧气体,并且在除去其 余二氧化碳之后进料入公共气网24,公共气网24充当气体存储器26。
[0056] 当需要电能时,因为当时无可用风能12或太阳能14,所W从气网24取出甲烧气体 并且进料入甲烧-能量转化装置92。那里,甲烧气体借助于氨气生成器28分解成氨气出和烟 尘C。将烟尘巧I入存储器30中,其中烟尘C可用于再转化成甲烧。来自氨气生成器28的氨气 此然后供应至燃气发电站32,燃气发电站32燃烧氨气并且生成电能。生成的电能然后再次 进料入能量网10。
[0057] 作为替代或补充,用于给氨气动力车辆提供燃料或者用于其他目的(例如用于加 热)的氨气34可W借助于另一氨气生成器29生成。
[0058] 所使用的碳完全循环,W固体形式在甲烧-能量转换装置92、碳存储器30和能量- 甲烧转化装置90之间运输。因此避免了从燃烧废气复杂地分离二氧化碳并运输气态二氧化 碳。
[0059] 图2示出能量-甲烧转化装置的第一实施方案的流程。
[0060] 图2示意性地示出能量-甲烧转化装置90。装置包括五个区段。在第一区段100中, 进行电解。从能量网10取出电能,并且供应至水电解槽40。电解槽40将借助于换热器60中的 工艺蒸汽被加热至约90°C的水出0分解成氨气出和氧气化。电解产物各自暂时存储在氨气容 器42和氧气容器44中。当存在足够量的氨气和氧气时,开始产生甲烧。
[0061] 为了此目的,烟尘C在供应点78处取得,并且被引入第二区段102中的碳存储器30。 从碳存储器30取出烟尘C,并且进料至干燥器46。烟尘C与来自氧气容器44的氧气化一起被 引入碳气化单元48。借助于第二区段102中的换热器60预热氧气。
[0062] 在第Ξ区段104中,烟尘转化成合成气体。烟尘和预热的氧气在蒸汽参与下在900 至1800°C范围内,优选地为1200至1800°C的溫度在碳气化单元48中反应W形成合成气体。 反应中的溫度特别优选地为约1500°C。烟尘形成合成气体的反应中放出的热量可W借助于 蒸汽生成器52收回,并且用作工艺蒸汽。在图2中示出的实施方案中,工艺蒸汽经由热管线 80运送至换热器60,换热器60在水进入电解槽40之前加热水。同样可W使用工艺蒸汽的部 分用于在能量生成器62中生成能量。生成的电能可W进料入能量网10并且用于电解。
[0063] 在碳的气化之后,将来自电解的氨气添加至合成气体,设置氨化反应最佳的来自 合成气体的一氧化碳与氨气的比率。此处最佳的是基于氨气的化学计量(1:3)至稍微超化 学计量的比率。
[0064] 气体混合物然后流入第四区段106中的氨化装置54,其中合成气体根据反应C0+ 3出=邸4+此0经催化剂转化。再次,氨化反应中放出的热量可W借助于蒸汽生成器52收回, 并且用作工艺蒸汽。在描述的实施方案中,热量经由热管线80运送至换热器60,换热器60在 氧气进入碳气化单元48之前加热氧气。另一换热器60在氨气与合成气体混合之前预热氨 气。借助于换热器60冷却甲烧气体。
[0065] 在最后区段106中,甲烧气体通过二氧化碳除去56。在二氧化碳除去56中,保留在 甲烧气体中的C〇2例如借助于聚酷亚胺中空纤维膜分离,并且再循环至甲烧化工艺。0)2与氧 气化一起进料回碳气化48。随后借助于甲烧压缩机58压缩甲烧气体。此处生成的热量借助 于另一换热器60在甲烧气体进料入公共气网24之前除去。此处,气网24首先充当传播介质 并且其次作为气体存储器。
[0066] 预热水、氨气或氧气所不需要的工艺热量可W经由另一换热器60进料至区域供热 网络76,并且另外使用。
[0067] 图3示出能量-甲烧转化装置的另一实施方案的流程。
[0068] 图3示意性地示出能量-甲烧转化装置90的第二实施方案。所述装置也包括五个区 段。在第一区段100中,进行电解。从能量网10取出电能,并且供应至水电解槽40。电解槽40 将借助于换预热器60中的工艺蒸汽被预热至约90°C的水出0分解成氨气出和氧气化。电解产 物各自暂时存储在氨气容器42和氧气容器44中。当存在足够量的氨气和氧气时,开始产生 甲烧。
[0069] 为了此目的,烟尘C在供应点78处取得,并且被引入第二区段102中的碳存储器30。 从碳存储器30取出烟尘C,并且进料至干燥器46。烟尘C与来自氧气容器44的氧气化一起被 引入碳气化单元48。
[0070] 在第Ξ区段105中,烟尘与来自电解的氧气化一起燃烧W形成二氧化碳C〇2。借助于 换热器60预热氧气。燃烧烟尘C中放出的热量可W借助于蒸汽生成器52收回,并且用作工艺 蒸汽。工艺蒸汽可W经由热管线80运送至烟尘干燥器46。同样可W使用工艺蒸汽的部分用 于在能量生成器62中生成能量。生成的电能可W进料入能量网10并且用于电解。
[0071] 在第四区段106中,将电解中获得的氨气随后添加至产生的C〇2,设置萨己蒂耶反 应最佳的二氧化碳与氨气的比率。此处最佳的是基于氨气的化学计量(1:4)至稍微超化学 计量的比率。气体混合物然后流入氨化装置54,其中它经催化剂转化成甲烧。萨己蒂耶反应 0)2+4此= CH4+2此0中放出的热量可W同样借助于蒸汽生成器56收回,并且用作工艺蒸汽。 在图3中示出的实施方案中,工艺蒸汽经由热管线80运送至换热器60, W便在水进入电解槽 40之前预热水。在氨气与二氧化碳混合之前,借助于另一换热器60加热氨气。
[0072] 在最后区段106中,甲烧气体通过二氧化碳除去56。在二氧化碳除去56中,保留在 甲烧气体中的C〇2例如借助于聚酷亚胺中空纤维膜分离,并且再循环至甲烧化过程。0)2与来 自电解的氨气出一起被运送回氨化装置54。随后借助于甲烧压缩机58压缩甲烧气体。此处 生成的热量借助于另一换热器60在甲烧气体进料入公共气网24之前除去。
[0073] 预热水、氨气或氧气所不需要的工艺热量可W经由另一换热器60进料至区域供热 网络76,并且另外使用。
[0074] 图4示出能量-甲烧转化装置的第Ξ实施方案的流程。
[0075] 在图4中示意性地示出的能量-甲烧转化装置90可W如两个先前实施方案中被分 成五个区段。在第一区段100中,进行电解。工作参数和技术配置与两个W上描述的工作实 施例相同。
[0076] 烟尘的存储设施在区段102中示出。在供应点78处取得烟尘C,并且引入碳存储器 30。从那里,烟尘C被带走并且运输至加氨气化装置118。烟尘C的干燥不是必需的。
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