一种基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法，可以将风电、水电等清洁能源产生的富余电能通过氧化镁电解产生单质美反应的原里，得到便于存储的单质镁。单质镁可以与二氧化碳发生燃烧反应，结合风选分离的方法，得到氧化镁和单质碳。氧化镁可以继续作为储能介质。通过本方法既实现了富余电能的存储，又实现碳固定。又实现碳固定。又实现碳固定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法


[0001]本专利技术涉及一种电储能和固碳方法，具体的说是一种基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法，属于环保


技术介绍

[0002]电储能技术在风能、水能、潮汐能、太阳能等可再生新能源发电研究和开发中至关重要，可以在电网高负荷时输出能量，电网低负荷时存储能量，实现削峰填谷，能量利用最大化。
[0003]现有电储能技术主要分为电化学储能和机械储能两大类。电化学储能分为锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等，机械储能又分抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能等。除此之外，现在还出现了诸如混凝土块积木式重力储能、水力岩石重力储能以及热储能等。现有电储能技术存在能量转化率不高（通常仅为70~80%），建设周期长，投资成本高等问题。
[0004]二氧化碳（CO2）是导致全球气候变化的主要温室气体，CO2的补集、利用与封存（CCUS）已成为国际社会关注的热点问题之一。我国也将CCUS技术作为技能减排大力推举和扶持的措施之一。
[0005]现有碳减排技术主要是通过补集、封存方式将CO2封存在地表地层和海洋。二氧化碳地表封存存在技术不成熟、高操作成本等问题，海洋封存经历了30年的理论发展、小规模试，尚缺乏大规模二氧化碳海洋封存操作实例。
[0006]现有技术中专利公开的技术大多为二氧化碳富集技术，例如专利号CN113289452A提供了一种烟道气二氧化碳回收工艺，烟道气从除尘装置流过通入内部装载有固体胺吸附材料的吸收塔，然后从吸附塔顶部排出，当吸收塔顶部排出的烟道气二氧化碳浓度大于预设值时，停止向吸附塔通入烟气并关闭吸附塔顶部的出气口，改由底部向吸收塔通入热源，经过预设的脱附时间后，停止向吸附塔通入热源，然后将吸附塔内脱附下来的二氧化碳由排期口抽出，并储存至二氧化碳储罐。该技术仅仅解决了二氧化碳浓缩储存的问题，并没有彻底解决碳固定和再利用问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种餐厨垃圾一体化装置及其处理方法，解决了偏远地区餐厨垃圾难处理的问题。
[0008]为了达到以上目的，本专利技术具体技术方案如下：基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法，包括如下具体步骤：步骤1，电解，当可再生新能源产生电能有富余时，在电解反应器中利用富余电能将氧化镁电解得到金属镁和氧气，并直接分离，使氧气可回收利用；金属镁输送至下一步骤作为燃料使用；所述可再生能源至少包括风能、水能、潮汐能或太阳能；
步骤2、金属镁存储和峰谷调配，步骤1获得的金属镁，可以方便的存储，当电网负荷处于低谷时，部分金属镁可以暂时存储，作为储能介质；当电网负荷处于高峰时，可以将存储的金属镁，输送至下一步骤作为产能介质；步骤3、燃烧反应，将工业废气中收集得到的CO2通入反应器内，反应器内有过量的镁，通过电火花打火点燃镁，镁作为还原剂与CO2经氧化还原反应得到产物单质碳和MgO，同时产生大量热能，将热能送至锅炉产生蒸汽，进而通过蒸汽发电再次转化为电能；步骤4、风选分离，将步骤1中获得的产物经过风力筛选分离，得到密度较小的单质碳回收利用，密度较大的MgO送至电解装置；步骤5、氧化镁存储和峰谷调配，存储步骤4获得的氧化镁，当在电网负荷处于低谷时，将氧化镁再次送至步骤S1，实现循环使用。
[0009]进一步的，所述步骤3中，还原剂为颗粒状金属镁，均匀布置在反应器内。
[0010]进一步的，所述步骤3中，所述反应器为流化床反应器，通过气体CO2产生的浮力使得反应器内颗粒状镁悬浮在反应器内形成反应床层。
[0011]进一步的，所述步骤3中，反应器外壳有夹套，夹套内装有导热油，通过导热油将氧化还原反应产生的热量移出送至锅炉。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：。
[0013]本专利技术可以在电网负荷低时，将新能源发电产生富余电能的转化为可存储的金属镁，还可以在电网负荷高时，将金属镁与二氧化碳气体反应，将二氧化碳转化为单质碳。产生的氧化镁可以循环使用。本专利技术既实现了电储能，又实现了碳固定，氧气作为副产物可以回收利用，循环使用的金属镁和氧化镁均所含能量密度大，方便存储和调配，建设投资少；并且基于化学反应，能量损失小，利用率高。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本实施例提出的一种餐厨垃圾一体化处理装置，如图1所示，包括如下具体步骤：S1、电解利用富余的风电、水电等清洁能源，为电解反应提供充足电能，在电解池中分解MgO，反应得到金属镁和氧气，氧气可回收利用，金属镁输送至步骤S2作为燃料。
[0016]S2、金属镁存储和峰谷调配将步骤S1获得的金属镁存储。当电网负荷处于低谷时，将部分金属镁暂时存储，作为储能介质。当电网电网负荷处于高峰时，将存储的金属镁，输送至步骤S3，作为产能介质。
[0017]S3、燃烧工业废气中收集得到的CO2气体经风机送至入流化床反应器内，反应器内有过量的颗粒状镁。通过电火花打火点燃镁，镁作为还原剂与CO2经发生剧烈的氧化反应。镁被氧化成MgO，CO2被还原为单质碳，同时产生大量的热，该热能可以送至锅炉产生蒸汽，进而通过蒸汽发电再次转化为电能。流化床反应器内CO2气体气体硫酸控制在1~2m/s，即保证CO2充
分被还原为碳，也使得颗粒镁悬浮在反应器内，增加镁与CO2接触面有利于氧化还原反应进行。
[0018]S4、风选分离将步骤S3产物经过螺旋输送机送至风选设备，在空气气流作用下，密度大的MgO沉降末速度大，运动距离近。密度小的碳颗粒沉降速度小，运动距离比较远，由此将MgO和碳分离。分离出的碳储存在储罐回收，分出的MgO进入电解池。
[0019]S5、氧化镁存储和峰谷调配将步骤S4获得的氧化镁存储。当电网电网负荷处于低谷时，氧化镁再次送至步骤S1，实现循环使用。
[0020]以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本专利技术不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化镁电解和单质镁燃烧反应的电能储和碳固定方法，其特征在于：包括如下具体步骤：步骤1，电解，当可再生新能源产生电能有富余时，在电解反应器中利用富余电能将氧化镁电解得到金属镁和氧气，并直接分离，使氧气可回收利用；金属镁输送至下一步骤作为燃料使用；所述可再生能源至少包括风能、水能、潮汐能或太阳能；步骤2、金属镁存储和峰谷调配，步骤1获得的金属镁，可以方便的存储，当电网负荷处于低谷时，部分金属镁可以暂时存储，作为储能介质；当电网负荷处于高峰时，可以将存储的金属镁，输送至下一步骤作为产能介质；步骤3、燃烧反应，将工业废气中收集得到的CO2通入反应器内，反应器内有过量的镁，通过电火花打火点燃镁，镁作为还原剂与CO2经氧化还原反应得到产物单质碳和MgO，同时产生大量热能，将热能送至锅炉产生蒸汽，进而通过蒸汽发电再次转化为电能；步骤4、风选分离，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永贤，李沁忻，陈纪赛，张永良，胡孙，王小峰，支晓欢，
申请(专利权)人：南京中船绿洲环保有限公司，
类型：发明
国别省市：