CN106014520B - 一种可再生能源的输送和利用*** - Google Patents

一种可再生能源的输送和利用*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可再生能源的输送和利用***，包括可再生能源工厂、低温用户、膨胀机、发电机、高温用户和输送管廊。输送管廊设有高温高压二氧化碳管路、低温低压二氧化碳管路、高温低压二氧化碳管路和氧气输送管路。高温高压二氧化碳管路连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到低温低压二氧化碳管路。低温低压二氧化碳管路通过低温用户连接到高温低压二氧化碳管路，高温低压二氧化碳管路通过高温用户连接到可再生能源工厂。本发明利用输送管廊输送高温高压二氧化碳、低温低压二氧化碳和高温低压二氧化碳，并用二氧化碳做保护气体输送氧气，拓宽二氧化碳的利用潜力，有效的转化、存储、输送和利用新能源，实现了能量的灵活调节和高效利用。

Description

一种可再生能源的输送和利用***
技术领域
本发明属于新能源输送和利用技术领域，涉及一种可再生能源的输送和利用***。
背景技术
目前大气污染源主要是工业窑炉的尾气排放所产生，主要集中在电厂、水泥厂等高耗能企业工业窑炉的生产中。风能、太阳能、潮汐能等可再生能源虽然廉价、洁净，但是易受自然条件影响供能不稳定，而且产生的电能也存在难以储存的问题。二氧化碳是主要的温室气体，同时也是一种取之不尽、用之不竭的廉价碳氧资源。减少二氧化碳排放甚至降低其在大气中的浓度已成为各国共同面对的重大挑战。
利用制氧***和超临界二氧化碳制备***可以较好的将可再生能源以氧气和超临界二氧化碳的形式进行存储和运输。国外多数采用长距离、大规模CO2管道输送，中国CO2管道输送起步较晚，尚无成熟的长距离输送管道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可再生能源的输送和利用***，拓宽二氧化碳的利用潜力，开辟高、低压二氧化碳输送和利用的途径。
本发明的技术方案是：可再生能源的输送和利用***，包括可再生能源工厂、低温用户、发电机、膨胀机、高温用户和输送管廊。可再生能源工厂与输送管廊连接，发电机与膨胀机轴连接。输送管廊设有高温高压二氧化碳管路、低温低压二氧化碳管路、高温低压二氧化碳管路、氧气输送管路。高温高压二氧化碳管路连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到低温低压二氧化碳管路。低温低压二氧化碳管路通过低温用户连接到高温低压二氧化碳管路，高温低压二氧化碳管路通过高温用户连接到可再生能源工厂。
***设有高温高压二氧化碳储罐，所述可再生能源工厂连接到高温高压二氧化碳储罐，高温高压二氧化碳储罐连接到膨胀机入口。可再生能源工厂设有氧气制备单元和高温高压二氧化碳制备单元，氧气制备单元与氧气输送管路连接，高温高压二氧化碳制备单元与高温高压二氧化碳管路连接。氧气输送管路设有二氧化碳保护套管，二氧化碳保护套管与低温低压二氧化碳管路连接。低温用户为空调、电冰箱、低温发电机设备、食品保鲜和消防。高温用户为制热空调、换热设备、化工合成、碳酸盐工业和绿色农业。氧气用户包括工业炉窑、气焊、医院救生和化工。
高温高压二氧化碳管路中二氧化碳的压力为 0.1 ～200MPa，温度为-60～600℃，低温低压二氧化碳管路中二氧化碳的压力为0.1～50 MPa，温度为-60～10℃，高温低压二氧化碳管路中二氧化碳的压力为0.1～50 MPa，温度为 10~600℃。高温高压二氧化碳储罐可以是固定的，也可以是移动的。移动储罐可以用在汽车、轮船、飞机、电动车等交通工具上和分布式发电的场所，以及其它直接驱动的固定设备。氧气输送管和各二氧化碳管路为水平布置或上下布置方式，二氧化碳管路的外部均装有保温材料。再生能源工厂的能源为风能、太阳能、潮汐能和低谷电，高压二氧化碳是碳酸岩工业分解和含碳物质与纯氧燃烧产生的二氧化碳经过净化提纯加压制得。膨胀机可以用燃气轮机、汽轮机、活塞式发动机、烟气轮机代替。
本发明将可再生能源生产工厂生成的低廉、环保的能源以氧气和超临界二氧化碳为载体的形式进行输出，实现绿色能源的安全、环保、高效输送和利用。本发明可再生能源的输送和利用***，利用输送管廊输送高温高压二氧化碳、低温低压二氧化碳和高温低压二氧化碳，并用二氧化碳做保护气体输送氧气，拓宽二氧化碳的利用潜力，开辟高、低压二氧化碳输送和利用的途径，有效的存储并利用二氧化碳所储的能量，实现了能量的灵活调节和高效利用。
附图说明
图1为本发明可再生能源的输送和利用***的流程示意图；
图2为图1的A-A图；
其中：1—高温高压二氧化碳储罐、2—可再生能源工厂、3—发电机、4—膨胀机、5—低温用户、6—高温用户、7—高温高压二氧化碳管路、8—低温低压二氧化碳管路、9—高温低压二氧化碳管路、10—氧气输送管路、11—二氧化碳保护套管、12—输送管廊。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明可再生能源的输送和利用***如图1所示，包括可再生能源工厂2、低温用户5、高温用户6、输送管廊12、高温高压二氧化碳储罐（1），发电机3和膨胀机4。可再生能源工厂与输送管廊连接，发电机与膨胀机轴连接。如图2所示，输送管廊设有高温高压二氧化碳管路7、低温低压二氧化碳管路8、高温低压二氧化碳管路9和氧气输送管路10。氧气输送管路10设有二氧化碳保护套管11，二氧化碳保护套管与低温低压二氧化碳管路8连接，二氧化碳保护套管的保护气为低温低压二氧化碳。高温高压二氧化碳管路连接到膨胀机入口，膨胀机出口连接到低温低压二氧化碳管路。低温低压二氧化碳管路通过低温用户连接到高温低压二氧化碳管路，高温低压二氧化碳管路通过高温用户连接到可再生能源工厂。可再生能源工厂2连接到高温高压二氧化碳储罐，高温高压二氧化碳储罐连接到膨胀机4入口，连接管路设有阀门。可再生能源工厂设有氧气制备单元和高温高压二氧化碳制备单元，氧气制备单元与氧气输送管路10连接，氧气输送管路与氧气用户连接。高温高压二氧化碳制备单元与高温高压二氧化碳管路连接。低温用户为空调、电冰箱，高温用户为制热空调、换热设备、立体农场，氧气用户为工业炉窑，用作燃烧器的纯氧助燃燃烧。
可再生能源工厂2的高温高压二氧化碳制备单元，以风能、太阳能和低谷电为动力，将二氧化碳制备成高温高压二氧化碳，压力为 30MPa，温度为50℃。通过输送管廊12的高温高压二氧化碳管路7输出，一部分高温高压二氧化碳装入高温高压二氧化碳储罐1。高温高压二氧化碳通过管路进入膨胀机做功发电，发电后的低温低压二氧化碳压力为 0.1MPa，温度为-30℃。进入低温低压二氧化碳管路8。低温低压二氧化碳管路的二氧化碳到低温用户放出冷量，低温用户包括空调、家用冰箱和工业制冷设备。放出冷量的高温低压二氧化碳进入高温低压二氧化碳管路9，压力为0.1 MPa，温度为 80℃，通过管路为高温用户提供热量，高温用户包括制热空调、工业加热和立体农场。高温用户使用后的二氧化碳通过管路返回可再生能源工厂经高温高压二氧化碳制备单元制成高温高压二氧化碳送入输送管廊。可再生能源工厂的氧气制备单元制备的氧气经输送管廊中的氧气输送管路10输送至氧气用户，输送过程低温低压二氧化碳进入二氧化碳保护套管11作保护气。氧气用户包括工业炉窑、气焊、医院救生和化工。

Claims (9)

1.一种可再生能源的输送和利用***，包括可再生能源工厂（2）、低温用户（5）、高温用户（6）、氧气用户、发电机（3）、膨胀机（4）和输送管廊（12），所述可再生能源工厂与输送管廊连接，发电机与膨胀机轴连接，其特征是：所述输送管廊设有高温高压二氧化碳管路（7）、低温低压二氧化碳管路（8）、高温低压二氧化碳管路（9）、氧气输送管路（10）；所述高温高压二氧化碳管路连接到膨胀机，膨胀机出口连接到低温低压二氧化碳管路；所述低温低压二氧化碳管路通过低温用户连接到高温低压二氧化碳管路，所述高温低压二氧化碳管路通过高温用户连接到可再生能源工厂；所述氧气输送管路与氧气用户连接；高温高压二氧化碳管路（7）中二氧化碳的压力为 30～200MPa，温度为50～600℃，所述低温低压二氧化碳管路（8）中二氧化碳的压力为0.1～50 MPa，温度为-60～-30℃，所述高温低压二氧化碳管路（9）中二氧化碳的压力为0.1～50 MPa，温度为 10～80℃。
2.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述***设有高温高压二氧化碳储罐（1），所述可再生能源工厂（2）连接到高温高压二氧化碳储罐，所述高温高压二氧化碳储罐连接到膨胀机（4）入口。
3.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述可再生能源工厂（2）设有氧气制备单元和高温高压二氧化碳制备单元，所述氧气制备单元与氧气输送管路（10）连接，所述高温高压二氧化碳制备单元与高温高压二氧化碳管路（7）连接。
4.根据权利要求1或3所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述氧气输送管路（10）设有二氧化碳保护套管（11），所述二氧化碳保护套管与低温低压二氧化碳管路（8）连接。
5.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述低温用户为空调、电冰箱、低温发电机设备、食品保鲜及贮藏、消防；所述高温用户为制热空调、换热设备、化工合成、碳酸工业和绿色农业；所述氧气用户包括工业炉窑、气焊、医院救生和化工。
6.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：高温高压二氧化碳储罐是固定的或是移动的；移动储罐用在汽车、轮船、飞机、电动车上和分布式发电的场所。
7.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述氧气输送管路和各二氧化碳管路为水平布置或上下布置方式，所述二氧化碳管路的外部均装有保温材料。
8.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述可再生能源工厂的能源为风能、太阳能、潮汐能和低谷电，所述的高温高压二氧化碳是碳酸岩工业分解和含碳物质与纯氧燃烧产生的二氧化碳经过净化提纯加压制得。
9.根据权利要求1所述的可再生能源的输送和利用***，其特征是：所述膨胀机用燃气轮机、汽轮机、活塞式发动机、烟气轮机代替。
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