一种可再生能源制氨及能源回收利用系统和方法与流程

本发明涉及制氨，尤其是涉及一种可再生能源制氨及能源回收利用系统和方法。

背景技术：

1、氨的能源属性和储能属性使其在动力燃料、清洁电力和储氢载体等新市场方面具有极大的发展潜力。绿氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，氨市场由传统合成氨向绿氨过渡已成大势所趋，积极探索绿氢、绿氨能等替代化石能源的新方式和新途径日渐为人们所关注。利用风电、光伏、生物质等可再生能源发电制氢后与氮气合成绿氨，可以有效解决可再生能源消纳问题，同时可以解决传统高压储运氢等难题。

2、绿氨生产过程中伴随着产热过程，合理地利用和控制绿氨生产过程中放出的热量，可以节约生产中的能源消耗，降低生产成本，并且可以提高氨的合成率，尽量回收这部分热量可使吨氨的能耗降低。然而，目前针对绿氨生产过程中的各种热量回收方法都仅限于工艺系统内部利用，不仅能源消耗场景单一，此外热量的综合利用效率较低。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可再生能源制氨及能源回收利用系统和方法，通过能源梯级利用实现了冷热电联合供应，在保证供能可靠性的同时提高了能源利用效率。

2、本发明提供一种可再生能源制氨及能源回收利用系统，包括供电系统、氢氮制备系统和合成氨能量回收系统，供电系统分别与氢氮制备系统和合成氨能量回收系统连接以对其进行供电，氢氮制备系统包括空分设备、给水箱、碱性电解槽和合成压缩机，合成氨能量回收系统包括合成塔、蒸汽发生器和换热器，碱性电解槽的进口端与给水箱连接，合成压缩机的进口端分别与空分设备和碱性电解槽连接，合成压缩机的出口端与合成塔的进口端连接，合成塔的出口端分别与蒸汽发生器和换热器连接，蒸汽发生器的蒸汽出口分别与蒸汽用户和吸收式热泵连接，吸收式热泵与空调冷热用户连接，蒸汽发生器的氨气出口与换热器连接，换热器与生活热水用户连接。

3、进一步地，供电系统包括光伏发电系统、风电系统和生物质发电系统，供电系统与储能电池连接。

4、进一步地，空分设备和合成压缩机的冷却水管道通过循环水泵与余热回收器连接，给水箱和余热回收器的进口端分别通过给水管道与水源连接，在给水箱和余热回收器的给水管道上分别设有阀门，余热回收器的出口端通过补水管道与给水箱连接。

5、进一步地，在合成塔的进口端和出口端分别设有热管换热器。

6、进一步地，在合成塔、蒸汽发生器和换热器之间的连接管道上分别设有阀门。

7、进一步地，换热器包括依次设置的一级换热器和二级换热器，一级换热器通过循环水泵与蓄热水箱连接，蓄热水箱通过给水泵与供热水箱连接，供热水箱与生活热水用户连接，二级换热器通过循环水泵与水源热泵连接，水源热泵通过循环水泵与供热水箱连接。

8、进一步地，在一级换热器与蓄热水箱之间的连接管道上设有阀门，在二级换热器与水源热泵之间的连接管道上设有阀门。

9、进一步地，吸收式热泵通过循环水泵与余热回收器连接，余热回收器通过补水管道分别与蓄热水箱和给水箱连接，在余热回收器与蓄热水箱和给水箱的补水管道上分别设有阀门。

10、进一步地，余热回收器通过进水管道分别与连接一级换热器和二级换热器连接，一级换热器和二级换热器通过出水管道分别与余热回收器连接，在进水管道和出水管道上分别设有阀门，在进水管道与出水管道之间的补水管道上设有阀门。

11、本发明还提供一种可再生能源制氨及能源回收利用方法，采用上述可再生能源制氨及能源回收利用系统进行。

12、本发明的可再生能源制氨及能源回收利用系统利用合成塔合成氨气过程中产生的热量，通过蒸汽发生器产生的蒸汽供给蒸汽用户和空调冷热用户，同时通过换热器换热产生的热水供给生活热水用户，有效利用氨合成工艺过程产生的大量余热，提供外送蒸汽、空调冷热水、生活热水等多种能源消耗场景，提高了能源综合利用率和系统经济性；此外，通过能源梯级利用实现了冷热电联合供应，在保证供能可靠性的同时提高了能源利用效率。

技术特征：

1.一种可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，包括供电系统、氢氮制备系统和合成氨能量回收系统，供电系统分别与氢氮制备系统和合成氨能量回收系统连接以对其进行供电，氢氮制备系统包括空分设备、给水箱、碱性电解槽和合成压缩机，合成氨能量回收系统包括合成塔、蒸汽发生器和换热器，碱性电解槽的进口端与给水箱连接，合成压缩机的进口端分别与空分设备和碱性电解槽连接，合成压缩机的出口端与合成塔的进口端连接，合成塔的出口端分别与蒸汽发生器和换热器连接，蒸汽发生器的蒸汽出口分别与蒸汽用户和吸收式热泵连接，吸收式热泵与空调冷热用户连接，蒸汽发生器的氨气出口与换热器连接，换热器与生活热水用户连接。

2.根据权利要求1所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，供电系统包括光伏发电系统、风电系统和生物质发电系统，供电系统与储能电池连接。

3.根据权利要求1所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，空分设备和合成压缩机的冷却水管道通过循环水泵与余热回收器连接，给水箱和余热回收器的进口端分别通过给水管道与水源连接，在给水箱和余热回收器的给水管道上分别设有阀门，余热回收器的出口端通过补水管道与给水箱连接。

4.根据权利要求1所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，在合成塔的进口端和出口端分别设有热管换热器。

5.根据权利要求1所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，在合成塔、蒸汽发生器和换热器之间的连接管道上分别设有阀门。

6.根据权利要求1所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，换热器包括依次设置的一级换热器和二级换热器，一级换热器通过循环水泵与蓄热水箱连接，蓄热水箱通过给水泵与供热水箱连接，供热水箱与生活热水用户连接，二级换热器通过循环水泵与水源热泵连接，水源热泵通过循环水泵与供热水箱连接。

7.根据权利要求6所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，在一级换热器与蓄热水箱之间的连接管道上设有阀门，在二级换热器与水源热泵之间的连接管道上设有阀门。

8.根据权利要求6所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，吸收式热泵通过循环水泵与余热回收器连接，余热回收器通过补水管道分别与蓄热水箱和给水箱连接，在余热回收器与蓄热水箱和给水箱的补水管道上分别设有阀门。

9.根据权利要求8所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统，其特征在于，余热回收器通过进水管道分别与连接一级换热器和二级换热器连接，一级换热器和二级换热器通过出水管道分别与余热回收器连接，在进水管道和出水管道上分别设有阀门，在进水管道与出水管道之间的补水管道上设有阀门。

10.一种可再生能源制氨及能源回收利用方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的可再生能源制氨及能源回收利用系统进行。

技术总结
本发明提供一种可再生能源制氨及能源回收利用系统和方法。本发明的可再生能源制氨及能源回收利用系统包括供电系统、氢氮制备系统和合成氨能量回收系统，供电系统与氢氮制备系统和合成氨能量回收系统连接，氢氮制备系统包括空分设备、碱性电解槽和合成压缩机，合成氨能量回收系统包括合成塔、蒸汽发生器和换热器，空分设备和碱性电解槽通过合成压缩机与合成塔连接，合成塔与蒸汽发生器和换热器连接，蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽用户和吸收式热泵连接，吸收式热泵与空调冷热用户连接，蒸汽发生器的氨气出口与换热器连接，换热器与生活热水用户连接。本发明通过能源梯级利用实现了冷热电联合供应，提高了能源利用效率。

技术研发人员：张玫瑰,马兰芳,王锋,刘静,成志辉,常娜娜,聂黎,杜磊,薛思雨,张辉
受保护的技术使用者：中国华电科工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23