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；

六水合氯化镁随后进入脱水干燥装置脱水提纯得到高纯度氯化镁；

电解镁装置利用可再生能源发电系统提供电能电解氯化镁得到镁单质和氯气，其中的氯气收集后既可以用于生产该系统所需的盐酸，又可以用于销售，当镁的价格高时，镁用于销售盈利，镁价格低时，镁单质进入固碳反应器与二氧化碳发生固碳反应，实现碳从气态二氧化碳到固态碳单质的转变，反应为2Mg+CO₂＝2MgO+C，反应条件为点燃；

固碳反应生成氧化镁和碳的混合物，混合物进入碳分离装置与盐酸反应生成氯化镁和水，经分离后，生成的氯化镁又可用于电解镁；

固碳反应的原料二氧化碳一部分从封存在海底3000米以下的二氧化碳湖中抽取，经气化装置减压升温变为气态，另一部分来自贝壳煅烧生成的二氧化碳；

海水膜分离后的淡水经水处理后吸收固碳反应放出的大量热，在汽水分离装置中分离出高温高压蒸汽进入蒸汽透平做功带动发电机发电，乏汽进入凝汽器冷凝成液态水加压后继续循环。

本发明的有益效果为：

就地取材，利用海边的贝壳生产氧化钙，利用海底封存的二氧化碳实现碳从气态到固态的固定，是实现双碳目标的重要途经，也降低了反应物远距离运输带来的成本；利用可再生能源发电系统的电力，实现了对可再生能源电力的消纳，特别是对于海上风电，减少了远距离输配电造成的能量损失，降低了海水提镁的成本；镁是一种重要的工业金属，实现了对海洋资源的有效利用。