一种以二氧化碳为能源的发电系统

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种以二氧化碳为能源的发电系统。

背景技术

电的发现和应用，可以说是人类历史的革命，它极大节省了人类的体力劳动和脑力劳动，使人类的力量长上了翅膀，也使人类的信息触角不断延伸，毫不夸张地说，现代社会对电的需求不亚于人对氧气的需要。电能作为二次能源，主要来源于其他形式的能量转换，如水力发电、火力发电、核电、风力发电、化学电池及光电池、太阳能电池等等，在所有已知的发电装置尤其是火力发电装置当中，二氧化碳总是以污染物出现而被直接排放到大气中。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种以二氧化碳为能源的发电系统，达到将二氧化碳作为能源进行发电的目的。

为了实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：

一种以二氧化碳为能源的发电系统，包括发电装置、第一管道、烟气冷却装置、二氧化碳分解装置、第二管道；所述发电装置的排烟管出口与二氧化碳分解装置的进气口之间通过第一管道连通，二氧化碳分解装置的出气口与发电装置的进气口之间通过第二管道连通，所述第一管道上按照烟气的流动方向依次设置有第一风机、烟气冷却装置、第一调节阀、第一压力平衡罐、第一压力传感器、第一温度传感器、第一气体组分传感器，所述第二管道上按照混合气体的流动方向依次设置有第二风机、第二气体组分传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第二压力平衡罐、第二调节阀；位于第一调节阀和第一压力平衡罐之间的第一管道通过第三管道与位于第二调节阀和第二压力平衡罐之间的第二管道连通，该第三管道上安装有阀门。其中，发电装置、烟气冷却装置、二氧化碳分解装置均采用现有技术，在此不作详述。在光化学、催化剂、水、载体等作用下，二氧化碳分解装置将二氧化碳彻底分解为单质碳和氧气，此时，单质碳不聚合，与氧气成为混合气体，此混合气体通过第二管道等输入到发电装置进行燃烧做功发电，燃烧后的烟气通过第一管道再回到二氧化碳分解装置进行分解，将烟气中的二氧化碳、一氧化碳等继续彻底分解为单质碳和氧气，再进行利用，如此循环往复，达到碳的“零排放”，实现以二氧化碳作为能源进行发电的目的。

进一步地，在所述发电装置的排烟管出口与第一风机之间的第一管道上还安装烟气排放管，在该烟气排放管上安装有烟气阀，在所述第二调节阀与发电装置的进气口之间的第二管道上还安装燃气进气管，燃气进气管内通的燃气可用天然气、石油液化气、生物质气等，在该燃气进气管上安装有燃气阀。通过上述设计，能够用于发电装置的调试和初次启动或故障维修后的重启。发电装置调试时，关闭第一管道上的第一调节阀和第二管道上的第二调节阀，打开第三管道上的阀门，二氧化碳分解装置自循环，打开烟气阀和燃气阀，启动发电装置。

进一步地，所述第一压力平衡罐上还安装有二氧化碳进气阀。为保证本系统内二氧化碳浓度的稳定，在第一压力平衡罐上安装二氧化碳进气阀，当本系统内二氧化碳浓度下降时，高纯度二氧化碳通过二氧化碳进气阀补充到本系统内。本系统内的二氧化碳浓度应维持在40％以上，其余气体可以是氮气、氧气、空气或其混合物。另外，二氧化碳进气阀与烟气阀相互联动，当向本系统内补充二氧化碳时，烟气阀打开，以维持本系统内的压力平衡，当本系统内的二氧化碳浓度达到要求时，停止补充二氧化碳并关闭烟气阀。

进一步地，在靠近所述二氧化碳分解装置的出气口处的第二管道上还安装有阻火器。设置阻火器，能够提高本系统的安全性。

进一步地，所述发电装置采用内燃发电机组或外燃发电机组。其中，发电装置利用混合气体燃烧做功时，烟气阀、燃气阀和第三管道上的阀门均处于关闭状态。

进一步地，所述烟气冷却装置采用风冷、水喷淋或热交换方式。

依据上述技术方案，本发明通过由发电装置、第一管道、烟气冷却装置、二氧化碳分解装置、第二管道、第一压力平衡罐、第一调节阀、第二压力平衡罐、第二调节阀等组成的密闭循环系统，二氧化碳分解装置将二氧化碳彻底分解为单质碳和氧气，此混合气体通过第二管道等输入到发电装置进行燃烧做功发电，燃烧后的烟气通过第一管道再回到二氧化碳分解装置进行分解，继续彻底分解为单质碳和氧气，再进行燃烧利用，如此循环往复，实现以二氧化碳作为能源进行利用的目的。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

图1为本发明的一整体示意图；

图2为图1中的局部A放大示意图；

其中，1、内燃发电机组；2、第一管道；3、烟气冷却装置；4、二氧化碳分解装置；5、第二管道；6、第一风机；7、第一调节阀；8、第一压力平衡罐；9、第一压力传感器；10、第一温度传感器；11、第一气体组分传感器；12、第二风机；13、第二气体组分传感器；14、第二温度传感器；15、第二压力传感器；16、第二压力平衡罐；17、第二调节阀；18、第三管道；19、阀门；20、烟气排放管；21、烟气阀；22、燃气进气管；23、燃气阀；24、二氧化碳进气阀；25、阻火器。

具体实施方式

为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“尾端”、“左右”、“上下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“大”、“小”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“大”、“小”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参考图1、图2，一种以二氧化碳为能源的发电系统，包括发电装置、第一管道2、烟气冷却装置3、二氧化碳分解装置4、第二管道5；所述发电装置的排烟管出口与二氧化碳分解装置4的进气口之间通过第一管道2连通，二氧化碳分解装置4的出气口与发电装置的进气口之间通过第二管道5连通，所述第一管道2上按照烟气的流动方向依次设置有第一风机6、烟气冷却装置3、第一调节阀7、第一压力平衡罐8、第一压力传感器9、第一温度传感器10、第一气体组分传感器11，所述第二管道5上按照混合气体的流动方向依次设置有第二风机12、第二气体组分传感器13、第二温度传感器14、第二压力传感器15、第二压力平衡罐16、第二调节阀17；位于第一调节阀7和第一压力平衡罐8之间的第一管道2通过第三管道18与位于第二调节阀17和第二压力平衡罐16之间的第二管道5连通，该第三管道18上安装有阀门19。其中，发电装置、烟气冷却装置、二氧化碳分解装置均采用现有技术，在此不作详述。在光化学、催化剂、水、载体等作用下，二氧化碳分解装置将二氧化碳彻底分解为单质碳和氧气，此时，单质碳不聚合，与氧气成为混合气体，此混合气体通过第二管道等输入到发电装置进行燃烧做功发电，燃烧后的烟气通过第一管道再回到二氧化碳分解装置进行分解，将烟气中的二氧化碳、一氧化碳等继续彻底分解为单质碳和氧气，再进行燃烧利用，如此循环往复，达到碳的“零排放”，并实现以二氧化碳作为能源进行利用的目的。

其中，在所述发电装置的排烟管出口与第一风机6之间的第一管道2上安装烟气排放管20，在该烟气排放管20上安装有烟气阀21，在所述第二调节阀17与发电装置的进气口之间的第二管道5上安装燃气进气管22，在该燃气进气管22上安装有燃气阀23。通过上述设计，能够用于发电装置的调试和初次启动或故障维修后的重启。发电装置调试时，关闭第一管道上的第一调节阀和第二管道上的第二调节阀，打开第三管道上的阀门，二氧化碳分解装置自循环，打开烟气阀和燃气阀，启动发电装置。

其中，所述第一压力平衡罐8上安装有二氧化碳进气阀24。为保证本系统内二氧化碳浓度的稳定，在第一压力平衡罐上安装二氧化碳进气阀，当本系统内二氧化碳浓度下降时，高纯度二氧化碳通过二氧化碳进气阀补充到本系统内。本系统内的二氧化碳浓度应维持在40％以上，其余气体可以是氮气、氧气、空气或其混合物。另外，二氧化碳进气阀与烟气阀相互联动，当向本系统内补充二氧化碳时，烟气阀打开，以维持本系统内的压力平衡，当本系统内的二氧化碳浓度达到要求时，停止补充二氧化碳并关闭烟气阀。

其中，在靠近所述二氧化碳分解装置4的出气口处的第二管道5上安装有阻火器25。设置阻火器能够提高本系统的安全性。

另外，本实施例的发电装置采用内燃发电机组1。其中，内燃发电机组1利用混合气体燃烧做功时，烟气阀、燃气阀和第三管道上的阀门均处于关闭状态。当采用内燃发电机组1时，由于混合气体燃料与传统燃料有很大的不同，内燃发电机组需作相应改装：

1)取消原来的燃料管道及相应机构，如果在原有的发电机组上进行发电时，则封堵原来的燃料管道；

2)将空气进气管道改为混合气体进气管道，并增加相应的进气调节装置；

3)根据混合气体中碳、氧浓度的不同，可分别采用火花塞、预热塞、压燃的方式进行点火。

当然，发电装置也可采用外燃发电机组，混合气体在外然发电机组内燃烧，加热混合气体做功发电，如斯特林发电系统、蒸汽轮机发电系统，混合气体燃烧后产生二氧化碳再回到气体分解装置分解为单质碳和氧气，此混合气体再继续燃烧做功，以此循环往复。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。