一种零碳排放的分布式供能系统的制作方法

1.本实用新型涉及分布式供能技术领域，更为具体来说，本实用新型为一种零碳排放的分布式供能系统。


背景技术：

2.现有分布式供能系统大多采用燃气三联供技术，燃气三联供技术主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对作功后的余热进一步回收，用来制冷、供热和生活热水就近供应，实现了能源的梯级利用，在很大程度上提高了能源的综合利用功效。虽然燃气三联供技术拥有以上诸多优点，但是不能避免的是在其大力推广应用下化石能源的消耗量与日俱增，并且产生的尾气中含有大量例如二氧化碳等温室气体，对环境造成了一定的破坏。因此如何降低分布式供能系统的能源耗量以及如何减少分布式供能系统二氧化碳排放量为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。


技术实现要素：

3.为解决现有分布式供能系统能源消耗量大，二氧化碳排放量大的技术问题，从二氧化碳循环利用的角度出发，本实用新型创新地提供了一种零碳排放的分布式供能系统，可以提高分布式供能系统效率，降低天然气的使用量，实现二氧化碳零排放，制备绿色天然气实现碳循环。
4.为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种零碳排放的分布式供能系统，包括燃料供应单元、燃料发电单元、余热利用单元和二氧化碳捕集转化单元，所述燃料供应单元与燃料发电单元连接，燃料供应单元供应的燃料为天然气；所述燃料发电单元的输出端与用电端连接；所述余热利用单元与燃料发电单元连接用于吸收燃料发电单元排出的高温尾气的热量为与余热利用单元连接的用热端提供热能；所述二氧化碳捕集转化单元、燃料发电单元和余热利用单元形成闭环连接，所述二氧化碳捕集转化单元用于捕集余热利用单元排出的低温尾气中的二氧化碳并将捕集到的二氧化碳转化供甲烷为燃料发电单元使用。
5.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述燃料发电单元包括固体氧化物燃料电池和逆变器，所述固体氧化物燃料电池与燃料供应单元连接，所述逆变器与固体氧化物燃料电池的输出端连接，所述用电端通过逆变器将固体氧化物燃料电池产生的直流电转化为所需的交流电。
6.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述固体氧化物燃料电池与燃料供应单元之间设有重整反应器。
7.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述重整反应器与燃料供应单元之间设有调压器。
8.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述所述余热利用单元包括换热器和储热罐，所述换热器的一次侧与固体氧化物燃料电池的尾气排放端连接用于吸收固体氧化物燃料电池排出的高温尾气的热量，所述换热器的二次侧与所述储热罐
连接，所述用热端通过储热罐获取所需的热能。
9.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述二氧化碳捕集转化单元包括二氧化碳捕集装置和二氧化碳转化装置，所述二氧化碳捕集装置与换热器连接用于捕集换热器排出的低温尾气中的二氧化碳，所述二氧化碳转化装置与二氧化碳捕集装置连接用于将二氧化碳捕集装置捕集的二氧化碳转化为甲烷，二氧化碳转化装置的输出端与调压器的输入端连接。
10.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述换热器与二氧化碳捕集装置之间设有尾气预处理装置，所述尾气预处理装置用于干燥换热器排出的低温尾气。
11.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述二氧化碳转化装置与调压器之间设有产物分离装置，所述产物分离装置用于对二氧化碳转化装置产生的甲烷提纯。
12.进一步的，本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统，其中,所述产物分离装置与二氧化碳捕集装置之间设有二氧化碳回收装置，所述二氧化碳回收装置用于回收产物分离装置中的二氧化碳供二氧化碳捕集装置重复利用。
13.本实用新型的有益效果为：本实用新型利用燃料发电单元将燃料的化学能转化为电能为用电端提供电力供应，利用余热利用单元吸收燃料发电单元产生的高温尾气中的热量为用热端提供热能，提高分布式供能系统效率，综合用能效率可达90％以上，利用二氧化碳捕集转化单元将捕集二氧化碳转化为甲烷为系统重复使用，可以降低天然气的使用量，实现二氧化碳零排放，制备绿色天然气实现碳循环，同时可以降低以天然气为燃料的供热和供电成本，有利于实现碳达峰和碳中和。
附图说明
14.图1为本实用新型一种零碳排放的分布式供能系统的结构框图。
具体实施方式
15.下面结合说明书附图对本实用新型的一种零碳排放的分布式供能系统进行详细的解释和说明。
16.如图1所示，本实用新型公开了一种零碳排放的分布式供能系统，主要包括四个单元，这四个单元分别是燃料供应单元1、燃料发电单元2、余热利用单元3和二氧化碳捕集转化单元4。其中，燃料供应单元1与燃料发电单元2连接为燃料发电单元2提供燃料供应，并且燃料供应单元1供应的燃料为天然气；燃料发电单元2的输出端与用电端5连接，燃料发电单元2将天然气的化学能转化为电能为用电端5供电；余热利用单元3与燃料发电单元2连接用于吸收燃料发电单元2排出的高温尾气的热量为与余热利用单元 3连接的用热端6提供热能；二氧化碳捕集转化单元4、燃料发电单元2和余热利用单元3形成闭环连接，二氧化碳捕集转化单元4用于捕集余热利用单元3排出的低温尾气中的二氧化碳并将捕集到的二氧化碳转化为甲烷供燃料发电单元2使用。通过以上设置，提高了分布式供能系统效率，其综合用能效率可达90％以上，并且可以降低天然气的使用量，实现二氧化碳零排放，制备出绿色天然气实现碳循环，同时可以降低以天然气为燃料的供热和供电成本，有利于实现碳达峰
和碳中和。
17.上述的燃料发电单元2具体包括固体氧化物燃料电池21、重整反应器2 2和逆变器23。固体氧化物燃料电池21与燃料供应单元1连接，固体氧化物燃料电池2的发电效率可达60％，逆变器23与固体氧化物燃料电池21的输出端连接，用电端5通过逆变器23将固体氧化物燃料电池21产生的直流电转化为所需的交流电。重整反应器22设置于固体氧化物燃料电池21与燃料供应单元1之间，重整反应器22可以将天然气中的甲烷催化转化为一氧化碳和氢气。为了控制燃料供应压力，在重整反应器22与燃料供应单元1 之间设有调压器7。
18.上述的余热利用单元3具体包括换热器31和储热罐32。换热器31的一次侧与固体氧化物燃料电池21的尾气排放端连接用于吸收固体氧化物燃料电池21排出的高温尾气的热量，高温尾气温度在400～600℃，将换热器31 的二次侧与储热罐32连接，用热端6通过储热罐32获取所需的热能，换热器31的热供效率在90％以上。
19.上述的二氧化碳捕集转化单元4具体包括尾气预处理装置43、二氧化碳捕集装置41、二氧化碳转化装置42和产物分离装置44。尾气预处理装置4 3设置于换热器31与二氧化碳捕集装置41之间，尾气预处理装置43用于干燥换热器31排出的低温尾气，过滤掉低温尾气中水分。二氧化碳捕集装置4 1与换热器31连接用于捕集换热器31排出的低温尾气中的二氧化碳，低温尾气中二氧化碳的浓度可达到90％以上，对于二氧化碳捕集成本大大降低，二氧化碳转化装置42与二氧化碳捕集装置41连接用于将二氧化碳捕集装置 41捕集的二氧化碳转化为甲烷，将二氧化碳转化为甲烷的技术为现有技术在此不在详述，二氧化碳转化装置42生成的甲烷可以供固体氧化物燃料电池2 1使用。二氧化碳转化装置42与调压器7之间设有产物分离装置44，产物分离装置44用于对二氧化碳转化装置42产生的甲烷提纯(提纯是指将二氧化碳转化装置42产物中的甲烷进行分离)。并且将二氧化碳转化装置42的输出端与调压器7的输入端连接，由调压器7控制来自燃料供应单元1供应的天然气和二氧化碳转化装置42生成的甲烷。
20.基于上述实施例，作为优化方案在产物分离装置44与二氧化碳捕集装置41之间设有二氧化碳回收装置8，二氧化碳回收装置8用于回收产物分离装置44中的二氧化碳供二氧化碳捕集装置41重复利用。
21.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。