氢能源热电气三联产一体化发电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种氢能源热电气三联产一体化发电装置，包括液氨储罐、氢气发生器以及氢气发电机，所述的液氨储罐、氢气发生器、氢气发电机均安装在由铝合金保护外壳形成的同一密闭空间内，该密闭空间充入保护气体氮气，使氢气随时制造随时使用，省却存储和运输过程，并且方便搬运移动，作为应急发电使用。其中液氨储罐与氢气发生器之间以及氢气发生器与氢气发电机之间通过管道连接，液氨储罐上设置液氨进口，通过管道连接到保护外壳外部；氢气发电机上设置空气进气管和氮气水蒸气混合气出气管，其另一端均通到保护外壳外部送至余热发电装置。本实用新型采用液氨制造氢气，大大降低了氢气的制造成本，实现热电气三联产，使效益最大化。
【专利说明】氢能源热电气三联产一体化发电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发电装置，尤其是一种利用氢气发电，且实现热电气三联产的一种氢能源热电气三联产一体化发电装置。
【背景技术】
[0002]氢能源一直是全世界看好的没有任何污染的自然资源。它在自然界含藏在很多物质中。它以其最高的热值具有强大的能量著称。氢氧反应生成了水，没有二氧化碳排放，被认为是21世纪以后，替代煤和油的能源。氢可以从自然界循环获取，不会枯竭，如甲醇和水提炼氢气，煤炭和水蒸气提炼氢气、工业尾气含氢，甲烷提炼氢气、电解水制氢等等。
[0003]但是用氢气发电需要解决氢气的制造、存储、运输等一系列问题，由于氢的比重较小，为0.089KG/M3,空气中爆炸含量在5%，压力罐泄露容易发生爆炸，威力惊人，影响面比较大。现有的氢气发电系统，通常是利用已经制备好的氢气发电，即制备氢气与氢气发电是分离的。首先要制备氢气存储，然后用来发电，因此，存储和运输制约了氢气发电的应用。
实用新型内容
[0004]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种氢气不用存储，随制随用的一体化发电装置，该装置同时能够产生热能、电能和氮气，实现热电气三联产。
[0005]为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种氢能源热电气三联产一体化发电装置，包括用于制造氢气的液氨储罐和氢气发生器以及用氢气发电的氢气发电机，所述的液氨储罐、氢气发生器、氢气发电机均安装在由铝合金保护外壳形成的同一密闭空间内，该密闭空间充入保护气体氮气，使氢气随时制造随时使用，省却存储和运输过程。其中液氨储罐与氢气发生器之间以及氢气发生器与氢气发电机之间通过管道连接，液氨储罐上设置液氨进口，通过管道连接到保护外壳外部；氢气发电机上设置空气进气管和氮气水蒸气混合气出气管，空气进气管和氮气水蒸气混合气出气管的另一端均通到保护外壳外部。
[0006]根据生产需要，液氨储罐配置为两个，采用一用一备配置，液氨通过管道输送进来，当然，也可以采用更换液氨储罐的方式，但是该方式需要将液氨储罐和氢气发生器、氢气发电机分开密闭，方便更换，而不影响生产。
[0007]本实用新型进一步还包括余热发电机组、供暖装置、氮气回收装置，其中余热发电机组的能源来自氢气发电机氮气水蒸气混合气出气管的高温氮气水蒸气混合气，高温氮气水蒸气混合气经余热发电机组后出来的氮气水蒸气混合气可以为供暖装置供热，同时还可以将其中的氮气回收装瓶出售。实现热电气三联产，达到效益最大化。
[0008]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型采用液氨来制造氢气，大大降低了氢气的制造成本，将氢气发生器和氢气发电机直接连接，并一起密封在充满氮气的空气内，即保证了安全，又方便搬运移动，可用于应急发电场合，采用液氨制造氢气，氢气发电余热再发电后用于取暖，制造氢气时的产物氮气回收装瓶出售，实现热电气三联产，使效益最大化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型结构示意图；
[0010]图2是本实用新型工艺流程图
[0011]其中:1、液氨储罐,2、氢气发生器,3、氢气发电机,4、保护外壳,5、氢氮混合气输送管道，6、氨气输送管道,7、空气进气管,8、液氨进口，9、氮气水蒸气混合气出气管。
【具体实施方式】
[0012]下面对本实用新型做进一步详细描述:
[0013]如图1所示，本实用新型包括液氨储罐1、氢气发生器2以及氢气发电机3，为了保证安全，减少存储运输环节，将所述的液氨储罐1、氢气发生器2以及氢气发电机3采用一体化方式布置安装，将其置于由铝合金保护外壳4形成的同一密闭空间内，使氢气随时制造随时使用，省却存储和运输过程，同时在该密闭空间内充入保护气体氮气，防止氢气泄露发生爆炸，当然，还要设置氢气泄露检测装置，及早发现及早处理。
[0014]其中液氨储罐I与氢气发生器2之间以及氢气发生器2与氢气发电机3之间通过管道连接，液氨储罐I与氢气发生器2之间为氨气输送管道6,氢气发生器2与氢气发电机3之间为氢氮混合气输送管道5，液氨储罐上设置液氨进口 8，通过管道连接到保护外壳外部；氢气发电机上设置空气进气管7和氮气水蒸气混合气出气管9，空气进气管7和氮气水蒸气混合气出气管9的另一端均通到保护外壳4外部。
[0015]根据生产需要，液氨储罐一般配置为两个，一用一备，液氨通过管道输送进来，当然，在一些场合，也可以采用更换液氨储罐的方式，该种方式对于小规模生产，节省投资，方便使用，但是该方式需要将液氨储罐和氢气发生器、氢气发电机分开密闭，方便更换，而不影响生产。
[0016]工作原理:
[0017]液氨储罐中的液氨因自身压力(<5Mpa)经氨气输送管道6进入氢气发生器2，在800-1000度高温下，催化裂解产生了氮气0.177kg和氢气0.037kg混合气。2NH3=N2丨+3H2丨-22千卡(催化裂解吸收22千卡能量)。此处高温可以采用氢气发电机排出的高温混和气。
[0018]氢气氮气混合气经氢氮混合气输送管道5通入氢气发电机3中进行发电,为了避免空气和氢气直接接触，氢气发电机上设置空气进气管7 —根通入氢气发电机内燃机室内，每发一度电需消耗氢气0.3m3,即0.037kg氢气产生1.42kwh电力，产生了 600-700度高温蒸汽和氮气混合气。此部分工艺为2H2+02=2H20丨(发电燃烧)。高温蒸汽-氮气混合气经氮气水蒸气混合气出气管9通入余热发电机组(背压机组，发电容量为氢气发电机组的4%)中继续发电。
[0019]电力经低压配电盘和变压器上传到电网。余热发电机组出来的混合气经冷凝器降温，把100度左右的蒸汽变为高温热水，再经热交换装置，提供给供热取暖。冷凝器出来的氮气为0.133m3，经过变压吸附装置提纯为99.99%的氮气，经过充气装置充装到40升氮气瓶中贮存。其中一部分可用来充入本装置中，作为保护气体防止氢气泄漏爆炸。其工艺流程图如图2所不。
[0020]根据上面的化学反应公式，Ikg氨气电裂解每生产2m3氢气，只需耗电1.6kwh,而2m3氢气,却能产生6.6kw的电力。加上其他电气设备用电量，所以本身消耗电力只占其35%左右。液氨价格各地不一，但每度电发电成本均在0.4-0.5兀之间。同时产生的副产品氮气，也是工业大量需要的资源。同时氢气发电机的氮氢混合气发电，方便了氮气的提纯，氢气氧气产生的大量高温高压水蒸气，又进一步可以发电。水蒸气降温后可以供热取暖。整个氢气发电过程没有污染。
[0021]本实用新型一体化装置保护外壳4具有密封性良好，占地面积小，检测泄露容易，安全高效投资省等优点，操作按钮等均放在保护外壳4外，保护外壳4内充满了氮气，这样更加安全。也适合于应急发电等场合使用。
【权利要求】
1.一种氢能源热电气三联产一体化发电装置，其特征在于:包括液氨储罐、氢气发生器、氢气发电机，液氨储罐通过氨气输送管道连接氢气发生器，氢气发生器通过氢氮混合气输送管道连接氢气发电机，所述的液氨储罐、氢气发生器、氢气发电机、氨气输送管道、氢氮混合气输送管道均置于一个密封的保护外壳内部；所述液氨储罐上设置液氨进口，通过管道连接到保护外壳外部；所述氢气发电机上设置空气进气管和氮气水蒸气混合气出气管，空气进气管和氮气水蒸气混合气出气管的另一端均通到保护外壳外部。
2.根据权利要求1所述的氢能源热电气三联产一体化发电装置，其特征在于所述液氨储罐为两个，米用一用一备配置。
3.根据权利要求1或2所述的氢能源热电气三联产一体化发电装置，其特征在于还包括余热发电机组、供暖装置、氮气回收装置，其中余热发电机组进口连接氢气发电机的氮气水蒸气混合气出气管，余热发电机组出口连接供暖装置和氮气回收装置。
【文档编号】F02B43/00GK204152632SQ201420544159
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】刘志刚, 刘光寿 申请人:刘志刚