本發(fā)明屬于能源儲(chǔ)能，涉及一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
1、綠氨作為基于可再生能源生產(chǎn)的低碳氨產(chǎn)品，通過(guò)風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠電電解水制得綠氫，并與空氣分離獲得的氮?dú)庠诖呋瘎┳饔孟潞铣砂保^(guò)程幾乎不產(chǎn)生碳排放。由于風(fēng)能和太陽(yáng)能具有顯著的間歇性和波動(dòng)性，導(dǎo)致電解水制氫產(chǎn)氫不穩(wěn)定，進(jìn)而影響后續(xù)氨合成工藝對(duì)氫氣壓力、流量的穩(wěn)定性要求。傳統(tǒng)綠氨系統(tǒng)多采用高壓氣態(tài)或低溫液態(tài)儲(chǔ)氫作為緩沖手段，但存在能耗高、安全性差、效率低等問(wèn)題。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，尚未有效解決綠氫供應(yīng)波動(dòng)與綠氨合成連續(xù)運(yùn)行之間的矛盾，尤其缺乏對(duì)工藝余熱的高效利用機(jī)制。常規(guī)系統(tǒng)獨(dú)立配置加熱源用于放氫過(guò)程，造成能源浪費(fèi)，運(yùn)行成本較高。此外，缺乏對(duì)儲(chǔ)氫、放氫過(guò)程的自動(dòng)化精確控制，難以適應(yīng)可再生能源發(fā)電的動(dòng)態(tài)變化特性，限制了綠氨系統(tǒng)的整體能效與智能化水平。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)了綠氫供應(yīng)波動(dòng)與綠氨合成連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行之間的有效平衡。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，包括：
4、固態(tài)儲(chǔ)氫裝置，所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置設(shè)有氫氣入口、氫氣出口、加熱介質(zhì)入口和加熱介質(zhì)出口；
5、氫氣純化裝置，所述氫氣純化裝置的出口通過(guò)儲(chǔ)氫管路與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的氫氣入口相連；
6、綠氨合成裝置，所述綠氨合成裝置的入口通過(guò)放氫管路與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的氫氣出口相連；
7、綠氨合成換熱器，所述綠氨合成換熱器的出口通過(guò)加熱介質(zhì)輸送管路和加熱裝置連接；所述加熱裝置通過(guò)加熱介質(zhì)供應(yīng)管路與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的加熱介質(zhì)入口連接；所述綠氨合成換熱器的入口通過(guò)加熱介質(zhì)回流管路與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的加熱介質(zhì)出口連接。
8、優(yōu)選的，所述儲(chǔ)氫管路上設(shè)有儲(chǔ)氫流量傳感器和儲(chǔ)氫控制閥。
9、優(yōu)選的，所述放氫管路上設(shè)有放氫流量傳感器和放氫控制閥。
10、優(yōu)選的，所述加熱介質(zhì)供應(yīng)管路上設(shè)有加熱介質(zhì)溫度傳感器和加熱介質(zhì)控制閥。
11、優(yōu)選的，所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)其內(nèi)部狀態(tài)的溫度傳感器和壓力傳感器。
12、優(yōu)選的，還包括泄放裝置，所述泄放裝置的入口通過(guò)氫氣泄放管路與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置連接。
13、優(yōu)選的，所述氫氣泄放管路上設(shè)有氫氣泄放控制閥。
14、優(yōu)選的，還包括控制器；所述儲(chǔ)氫流量傳感器、儲(chǔ)氫控制閥、放氫流量傳感器、放氫控制閥、加熱介質(zhì)溫度傳感器、加熱介質(zhì)控制閥、溫度傳感器、壓力傳感器和氫氣泄放控制閥均與所述控制器連接。
15、第二方面，本發(fā)明提供了一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：
16、儲(chǔ)氫步驟：將來(lái)自所述氫氣純化裝置的綠氫通過(guò)所述儲(chǔ)氫管路輸送至所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置中進(jìn)行儲(chǔ)存；
17、加熱介質(zhì)循環(huán)步驟：使加熱介質(zhì)依次流經(jīng)所述綠氨合成換熱器、加熱介質(zhì)輸送管路、加熱裝置、加熱介質(zhì)供應(yīng)管路進(jìn)入所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置，之后通過(guò)所述加熱介質(zhì)回流管路返回至所述綠氨合成換熱器，形成循環(huán)；
18、放氫步驟：利用流經(jīng)所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的加熱介質(zhì)對(duì)其進(jìn)行加熱，使所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置釋放氫氣，所釋放的氫氣通過(guò)所述放氫管路輸送至所述綠氨合成裝置。
19、優(yōu)選的，所述加熱介質(zhì)循環(huán)步驟還包括：當(dāng)流經(jīng)加熱裝置的加熱介質(zhì)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)所述加熱裝置對(duì)加熱介質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充加熱。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
21、本發(fā)明利用固態(tài)儲(chǔ)氫裝置作為緩沖單元，有效平抑了來(lái)自可再生能源的綠氫供應(yīng)的波動(dòng)性，確保了后續(xù)綠氨合成裝置能夠獲得持續(xù)穩(wěn)定的氫源，解決了綠氨合成連續(xù)化生產(chǎn)的關(guān)鍵瓶頸；其次，通過(guò)將綠氨合成過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)余熱，經(jīng)由加熱介質(zhì)循環(huán)回路用于為固態(tài)儲(chǔ)氫裝置提供解吸所需的熱量，實(shí)現(xiàn)了工藝余熱在系統(tǒng)內(nèi)部的直接和高價(jià)值回收利用，顯著降低了對(duì)額外加熱能耗的需求，從而達(dá)成了能源的梯級(jí)利用與整體能效的提升。
1.一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)氫管路（7）上設(shè)有儲(chǔ)氫流量傳感器（13）和儲(chǔ)氫控制閥（14）。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，所述放氫管路（8）上設(shè)有放氫流量傳感器（17）和放氫控制閥（18）。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱介質(zhì)供應(yīng)管路（11）上設(shè)有加熱介質(zhì)溫度傳感器（19）和加熱介質(zhì)控制閥（20）。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置（1）上設(shè)有用于監(jiān)測(cè)其內(nèi)部狀態(tài)的溫度傳感器（15）和壓力傳感器（16）。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括泄放裝置（6），所述泄放裝置（6）的入口通過(guò)氫氣泄放管路（12）與所述固態(tài)儲(chǔ)氫裝置（1）連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣泄放管路（12）上設(shè)有氫氣泄放控制閥（21）。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制器；所述儲(chǔ)氫流量傳感器（13）、儲(chǔ)氫控制閥（14）、放氫流量傳感器（17）、放氫控制閥（18）、加熱介質(zhì)溫度傳感器（19）、加熱介質(zhì)控制閥（20）、溫度傳感器（15）、壓力傳感器（16）和氫氣泄放控制閥（21）均與所述控制器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種綠氨合成用固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述加熱介質(zhì)循環(huán)步驟還包括：當(dāng)流經(jīng)加熱裝置（2）的加熱介質(zhì)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)所述加熱裝置（2）對(duì)加熱介質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充加熱。