[发明专利]一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置及方法

权利要求书

1.一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于包括供热系统、储能系统、制氢系统、贮存系统及自动控制系统，相互之间通过管道连接，所述供热系统包括可再生能源接收转化装置I、可再生能源接收转化装置II、电加热器及集热器；储能系统包括熔融盐储罐I、熔融盐储罐II、储能罐及熔融盐输送泵；制氢系统包括水箱、水泵、高温蒸汽发生器及热解制氢装置；贮存系统包括产品氢气、氧气管网及储罐；自动控制系统包括控制系统、阀门、测量仪表及在线分析仪表，所述可再生能源接收转化装置I可将风能、水能、潮汐能、生物质能可再生能源转化为电能，可再生能源接收转化装置II将太阳能、地热能转化为热能，所述电加热器可利用可再生能源接收转化装置I所产电能或者电网电力加热熔融盐储能，并用于热解制氢；集热器可利用可再生能源接收转化装置II或工厂废热加热熔融盐储能，并用于热解制氢。

2.根据权利要求1所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述可再生能源接收转化装置I（13）与电加热器（1）相连，可再生能源接收转化装置II（14）与集热器（2）相连，电加热器（1）和集热器（2）相连，并分别依次与熔融盐储罐I（4）、熔融盐输送泵（6）、高温蒸汽发生器（7）、熔融盐储罐II（5）相连，所述电加热器（1）和集热器（2）还分别与储能罐（3）相连，当有风电、水电或者使用夜间谷电时，电加热器（1）将熔融盐储罐II（5）中的低温状态熔融盐加热，一部分经熔融盐储罐I（4）、熔融盐输送泵（6）、高温蒸汽发生器（7），加热水蒸汽；另一部分高温熔融盐则输送至储能罐（3）中储存备用，当太阳能、地热或工厂废热充足时，集热管（2）将熔融盐储罐II（5）中的低温状态熔融盐加热，一部分经熔融盐储罐I（4）、熔融盐输送泵（6）、高温蒸汽发生器（7），加热水蒸汽；另一部分高温熔融盐则输送至储能罐（3）中储存备用。

3.根据权利要求2所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述高温蒸汽发生器（7）的进水口通过水泵（8）与水箱（9）相连，蒸汽出口与热解制氢装置（10）的水蒸气入口相连，所述储能罐（3）和熔融盐储罐I（4）通过熔融盐泵（6）与高温蒸汽发生器（7）的熔融盐进口相连，高温蒸汽发生器（7）的熔融盐出口与熔融盐储罐II（5）相连，在高温蒸汽发生器（7）换热后的熔融盐回流至熔融盐储罐II（5）中，高温蒸汽加热器（7）使用从加热器（1）或集热器（2）持续稳定供应至熔融盐储罐I（4）中的高温熔融盐进行换热；当电加热器（1）或集热器（2）不工作、可再生能源接收转化装置I（13）或可再生能源接收转化装置II（14）供能出现波动、或熔融盐储罐I（4）中高温熔融盐量不足时，系统自动切换至预先存储了高温熔融盐的储能罐（3），由储能罐（3）继续提供高温熔融盐，保证设备的持续稳定运行，所述高温蒸汽发生器（7）将水箱（9）中的水与高温熔融盐进行换热制得高温水蒸气，然后供给热解制氢装置（10），所述热解制氢装置（10）与高温蒸汽发生器（7）相连，高温蒸汽发生器（7）制得的高温水蒸气进入热解制氢装置（10），在催化剂作用下发生催化热解，得到产品氢气和氧气，并送入产品管网及氢气储罐和氧气储罐中（11、12）。

4.根据权利要求3所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述电加热器（1）与集热器（2）可以单独配置其中一种或同时配置两种，同时配置电加热器（1）与集热器（2）时，可以以串联或并联或串并联方法运行。

5.根据权利要求3所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述熔融盐包括碱金属的硅酸盐、碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐中的一种或几种组合。

6.根据权利要求3所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述高温蒸汽发生器可采用但不限于间壁式换热器、夹套式换热器、套管式换热器、管壳式换热器、板片式换热器、板壳式换热器。

7.根据权利要求3所述的高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，其特征在于所述热解制氢装置主要包含水解反应器、产氢反应器、产氧反应器、换热器、结晶器、介质输送设备、气体纯化器等。