[发明专利]一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统及方法

说明书

本发明公开了一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统及方法，利用电网无法消纳的可再生能源电力电解海水中提取的氯化镁，生成的镁单质一部分用于和海底封存的二氧化碳反应生成氧化镁和碳单质实现碳的固定，固碳反应放出的大量热被海水分离出的淡水吸收进入蒸汽透平做功发电。实现了对可再生能源发电的有效利用和二氧化碳的固定，也降低了海水提镁的成本。

技术领域

本发明属于可再生能源利用和碳中和技术领域，具体涉及一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统及方法。

背景技术

随着2030碳达峰和2060碳中和目标的提出和落实，未来我国的能源结构将呈现可再生能源逐渐替代传统化石能源的格局。然而以风能、光热、光伏为代表的新能源发电系统因地域、季节、气候、时间、政策、技术成熟度等原因存在电力供应不稳定，间歇性，不确定性的问题，难以与现有的电网系统相匹配，一些地方甚至出现弃风弃光的现象。海底二氧化碳封存技术将捕集到的二氧化碳加压液化后通过管道注入海平面以下3000米的海底，液态二氧化碳的密度比海水大，在海底成为二氧化碳湖。但一定海域的储碳能力有限，随着储存的二氧化碳越来越多，可能会破坏海底的生态平衡。海洋中有丰富的镁资源，通过电解海水中氯化镁可以提取镁单质，但电解通常消耗大量的电能，造成提镁成本偏高。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统及方法，利用电网无法消纳的可再生能源电力电解海水中提取的氯化镁，生成的镁单质一部分用于和碳储存装置的二氧化碳反应生成氧化镁和碳单质实现碳的固定，固碳反应放出的大量热被海水分离出的淡水吸收进入蒸汽透平做功发电。实现了对可再生能源发电的有效利用和二氧化碳的固定，也降低了海水提镁的成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统，包括海水提镁系统、固碳系统和蒸汽发电系统。

所述海水提镁系统包括煅烧装置、膜分离装置、反应池、水合物生成装置、脱水干燥装置、电解镁装置和可再生能源发电系统；

所述固碳系统包括二氧化碳封存平台、气化装置、固碳反应器和碳分离装置；

所述蒸汽发电系统包括水处理装置、固碳反应器、汽水分离装置、蒸汽透平、发电机、凝汽器、凝结水泵和给水泵；

所述海水提镁系统中，膜分离装置的进口连接海水，淡水出口连接蒸汽发电系统的水处理装置入口，浓盐水出口连接反应池入口，反应池的另一侧入口连接煅烧装置出口，反应池出口连接水合物生成装置入口，水合物生成装置另一侧入口连接盐酸进口，水合物生成装置出口连接脱水干燥装置入口，脱水干燥装置出口连接电解镁装置入口，电解镁装置另一侧入口连接碳分离装置的氯化镁出口，电解镁装置的镁单质出口连接固碳反应器的镁单质入口；

所述固碳系统中，二氧化碳封存平台入口连接海底二氧化碳湖，二氧化碳封存平台出口连接气化装置入口，气化装置出口连接固碳反应器入口，固碳反应器出口连接碳分离装置入口；

所述蒸汽发电系统中，水处理装置出口连接给水泵入口，给水泵出口连接固碳反应器内的吸热段管道入口，吸热段管道出口连接汽水分离装置的入口，汽水分离装置的水侧出口连接水处理装置入口，汽水分离装置的蒸汽侧出口连接蒸汽透平入口，蒸汽透平出口连接凝汽器入口，凝汽器出口连接凝结水泵入口，凝结水泵出口连接循环水管路。

一种利用可再生能源发电的固碳海水提镁能源系统实现海水提镁、二氧化碳固定、蒸汽发电的方法，具体如下：

海水进入膜分离装置分离出淡水和含镁离子的浓盐水；

利用海边贝壳，主要成分是碳酸钙，在煅烧装置中煅烧生成二氧化碳和氧化钙，其中的二氧化碳可用于固碳反应，氧化钙进入反应池与浓盐水中的镁离子生成氢氧化镁沉淀；

在含氢氧化镁沉淀的水合物生成装置中通入盐酸，生成氯化镁的水合物-六水合氯化镁；