一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，包括：锅炉烟气系统，用于产生烟气；高温共电解系统，与所述锅炉烟气系统连接，用于利用所述烟气的热能对电解原料进行加热；水汽循环系统，与所述高温共电解系统连接，用于将所述烟气的热能转化为电能并输送至所述高温共电解系统；CO2处理系统，与所述水汽循环系统和所述高温共电解系统连接，用于捕集所述烟气中的CO2并输送至所述高温共电解系统；捕集的CO2与空气和水蒸汽形成所述电解原料，且所述高温共电解系统还用于利用所述电能对所述电解原料进行共电解，以生成水煤气。本实用新型专利技术将高温共电解系统应用于电力系统，不仅可以解决燃煤电厂碳排放问题，还可以制备更高附加值产品。高附加值产品。高附加值产品。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统


[0001]本技术涉及能源利用
，尤其涉及一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统。

技术介绍

[0002]从能源供给侧看，很大一部分碳排放是来自于电力行业，因此电力系统脱碳是全社会零碳发展的关键。基于固体氧化物的高温共电解技术具有低能、高效的优点，通过将CO2转换成CO和O2并与水蒸汽混合共电解，能够产生CO和H2混合物(即水煤气)，不仅能够减少温室气体排放，更能够创造出有经济价值的产品。因此，如何将高温共电解系统应用于电力系统，已成为解决碳排放问题的关键。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，将高温共电解系统应用于电力系统，不仅可以解决燃煤电厂碳排放问题，还可以制备更高附加值产品。
[0004]为了达到上述目的，本技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，包括：
[0006]锅炉烟气系统，用于产生烟气；
[0007]高温共电解系统，与所述锅炉烟气系统连接，用于利用所述烟气的热能对电解原料进行加热；
[0008]水汽循环系统，与所述高温共电解系统连接，用于将所述烟气的热能转化为电能并输送至所述高温共电解系统；
[0009]CO2处理系统，与所述水汽循环系统和所述高温共电解系统连接，用于捕集所述烟气中的CO2并输送至所述高温共电解系统；
[0010]捕集的CO2与空气和水蒸汽形成所述电解原料，且所述高温共电解系统还用于利用所述电能对所述电解原料进行共电解，以生成水煤气。
[0011]可选的，所述高温共电解系统包括：
[0012]第一换热器，其包括连通的第一热媒进口和第一热媒出口、连通的第一冷媒进口和第一冷媒出口及连通的第二冷媒进口和第二冷媒出口；所述第一热媒进口与所述锅炉烟气系统连接，所述第一热媒出口与所述水汽循环系统连接，所述第一冷媒进口通入空气，所述第二冷媒进口与所述CO2处理系统连接并通入水蒸汽；所述第一换热器用于利用所述烟气的热能将空气、CO2和水蒸汽加热至第一预设温度；
[0013]第一加热器，与所述第一冷媒出口连接，用于将处于所述第一预设温度的空气加热至第二预设温度；
[0014]第二加热器，与所述第二冷媒出口连接，用于将处于所述第一预设温度的CO2和水蒸汽加热至所述第二预设温度；以及
[0015]共电解装置，分别与所述第一加热器、所述第二加热器和所述水汽循环系统连接，用于利用所述电能对CO2和水蒸汽进行共电解，以产生水煤气。
[0016]可选的，所述水汽循环系统包括：
[0017]第二换热器，其包括连通的第二热媒进口和第二热媒出口、连通的第三冷媒进口和第三冷媒出口；且所述第二热媒进口与所述第一换热器的第一热媒出口连接，所述第二热媒出口与所述CO2处理系统连接；
[0018]蒸汽轮机组，其包括蒸汽进口、蒸汽出口和发电端；且所述蒸汽出口与所述第三冷媒进口连接，所述蒸汽进口与所述第三冷媒出口连接，所述发电端与所述共电解装置连接；
[0019]所述第二换热器利用所述烟气的热能将所述蒸汽出口排出的蒸汽加热为过热蒸汽并输送至所述蒸汽进口，所述蒸汽轮机组用于将所述过热蒸汽的热能转换为所述电能并输送至所述共电解装置。
[0020]可选的，所述CO2处理系统包括：
[0021]CO2捕集装置，与所述第二换热器的第二热媒出口连接，用于捕集所述烟气中的CO2；以及
[0022]CO2压缩装置，与所述CO2捕集装置和所述第一换热器的第二冷媒进口连接，用于对捕集的CO2进行压缩并通入所述第二冷媒进口。
[0023]可选的，所述基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，还包括：蒸汽发生器，与所述第一换热器的第二冷媒进口连接，用于将水加热为水蒸汽并通入所述第二冷媒进口。
[0024]可选的，所述基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，还包括：存储系统，与所述共电解装置连接，用于存储水煤气。
[0025]可选的，所述基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，还包括：输送系统，与所述存储系统和用气设备连接，用于将水煤气输送至所述用气设备。
[0026]可选的，所述共电解装置对CO2和水蒸汽进行共电解时还产生富氧空气，且所述富氧空气直接排放至大气中。
[0027]本技术与现有技术相比至少具有以下优点之一：
[0028]本技术提供一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，高温共电解系统与燃煤电厂中的锅炉烟气系统连接，可以利用锅炉烟气系统产生的烟气的热能对电解原料进行加热；水汽循环系统可以将烟气的热能转化为电能；CO2处理系统则可以捕集烟气中的CO2，以与空气和水蒸汽形成电解原料；且高温共电解系统可以利用电能对电解原料进行共电解，从而生成水煤气。
[0029]本技术中锅炉烟气系统产生的烟气依次流经高温共电解系统、水汽循环系统和CO2处理系统，不仅可以为高温共电解系统和水汽循环系统以提供所需的热能，还可以形成电解原料，从而实现对烟气的充分利用；同时，通过CO2处理系统对烟气中CO2的捕集，还可以有效解决燃煤电厂的碳排放问题。
[0030]本技术中还可以通过存储系统和输送系统将高温共电解系统生成的水煤气输送至用气设备，用作化工原材料，创造了经济价值。
[0031]本技术将高温共电解系统应用于电力系统，不仅可以解决燃煤电厂碳排放问题，还可以利用电厂的电力和余热为高温共电解系统提供电能和热量，从而制备更高附加值产品。
附图说明
[0032]图1是本技术一实施例提出的一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统的结构示意图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图和具体实施方式对本技术提出的一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统作进一步详细说明。根据下面说明，本技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施方式的目的。为了使本技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0034]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，其特征在于，包括：锅炉烟气系统，用于产生烟气；高温共电解系统，与所述锅炉烟气系统连接，用于利用所述烟气的热能对电解原料进行加热；水汽循环系统，与所述高温共电解系统连接，用于将所述烟气的热能转化为电能并输送至所述高温共电解系统；CO2处理系统，与所述水汽循环系统和所述高温共电解系统连接，用于捕集所述烟气中的CO2并输送至所述高温共电解系统；捕集的CO2与空气和水蒸汽形成所述电解原料，且所述高温共电解系统还用于利用所述电能对所述电解原料进行共电解，以生成水煤气。2.如权利要求1所述的基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，其特征在于，所述高温共电解系统包括：第一换热器，其包括连通的第一热媒进口和第一热媒出口、连通的第一冷媒进口和第一冷媒出口及连通的第二冷媒进口和第二冷媒出口；所述第一热媒进口与所述锅炉烟气系统连接，所述第一热媒出口与所述水汽循环系统连接，所述第一冷媒进口通入空气，所述第二冷媒进口与所述CO2处理系统连接并通入水蒸汽；所述第一换热器用于利用所述烟气的热能将空气、CO2和水蒸汽加热至第一预设温度；第一加热器，与所述第一冷媒出口连接，用于将处于所述第一预设温度的空气加热至第二预设温度；第二加热器，与所述第二冷媒出口连接，用于将处于所述第一预设温度的CO2和水蒸汽加热至所述第二预设温度；以及共电解装置，分别与所述第一加热器、所述第二加热器和所述水汽循环系统连接，用于利用所述电能对CO2和水蒸汽进行共电解，以产生水煤气。3.如权利要求2所述的基于CO2和H2O高温共电解的综合能源系统，其特征在于，所述水汽循环系统包括：第二换热器，其包括连通的第二热媒进口和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李菁，张春雁，王月强，窦真兰，顾治君，鲁涛，黄冬，王加祥，倪耀兵，张金荣，王璐，张菲菲，钱维钦，陈剑波，许伟杰，仇张权，黄春缨，杨欢，练小林，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：新型
国别省市：