CN110686231A - 一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，包括燃煤锅炉、置于所述燃煤锅炉工艺上游的制氢机组、置于所述燃煤锅炉工艺下游的烟气回收机组；所述制氢机组包括多台氢气储罐；多台所述氢气储罐相互并联，且多台所述氢气储罐均通过管路与所述电解水制氢设备连通以接收并储存氢气；所述制氢机组通过管路连通有缓冲罐，所述缓冲罐位于所述氢气储罐的工艺下游；该制氢机组安装有阀组，所述氢气储罐通过阀组切换连通状态。本发明的系统配设了多台氢气储罐以及与多台氢气储罐串联连通的缓冲罐，多台氢气储罐能够实现多开多备的效果，方便后期检修，而缓冲罐能够进一步对开启的氢气储罐输出的氢气进行稳压输送，提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电调峰系统技术领域，尤其涉及一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统。
背景技术
火力发电中，由于用电负荷是不均匀的。在用电高峰时，电网往往超负荷。此时需要投入在正常运行以外的发电机组以满足需求。这些发电机组称调峰机组。因为他用于调节用电的高峰，所以称调峰机组。调峰机组的要求是启动和停止方便快捷，并网时的同步调整容易。一般调峰机组有燃气轮机机组和抽水蓄能机组等。
传统的调峰方式需要设有较多的调峰机组，使用调节比较不便，并且对能源有一定的消耗，导致调峰收益较低，传统电站单一能源载体的供应模式竞争力和经济效益较低，并且锅炉在燃烧时需要投油稳燃，污染物排放严重，不能很好的满足使用需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，以电解水制氢系统降低火电厂供电负荷，同时在锅炉投入氢气助燃，有效降低了锅炉的运行负荷，提升锅炉运行灵活性，实现火电厂全年参与电网深度调峰的基于电解水制氢的火电厂调峰系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，包括：
燃煤锅炉；
置于所述燃煤锅炉工艺上游的制氢机组；
置于所述燃煤锅炉工艺下游的烟气回收机组；
所述制氢机组的工艺上游具有高压变压器，且所述高压变压器的输入端与升压站高压母线连接；
所述燃煤锅炉具有尾气排放烟道；
所述烟气回收机组与所述尾气排放烟道连通以将尾气排放烟道内的部分尾气引流至所述燃煤锅炉内二次燃烧；
所述制氢机组具有电解水制氢设备，该电解水制氢设备将水分解为氢气，且所述制氢机组将分解出的氢气输送至燃煤锅炉并燃烧；
所述制氢机组包括多台氢气储罐；
多台所述氢气储罐相互并联，且多台所述氢气储罐均通过管路与所述电解水制氢设备连通以接收并储存氢气；
所述制氢机组通过管路连通有缓冲罐，所述缓冲罐位于所述氢气储罐的工艺下游；
多台所述氢气储罐均通过管路与所述缓冲罐连通；
该制氢机组安装有阀组，所述氢气储罐通过阀组切换连通状态。
进一步的，所述燃煤锅炉的输入端安装有氢气助燃燃烧器；
所述烟气回收机组包括与外部冷风设备连通的冷风管路，所述冷风管路的输出端通过一次风机连接有烟气空气混合器；
所述烟气回收机组还包括一端与所述尾气排放烟道、另一端与所述烟气空气混合器连通的烟气回收管道，所述烟气回收管道上安装有第二风机，所述第二风机将所述尾气排放烟道内的部分烟气沿所述烟气回收管道输送至所述烟气空气混合器内、并与所述冷风管路输送来的空气混合；
所述烟气空气混合器的输出端与所述氢气助燃燃烧器连通，并将混合气体输送至所述氢气助燃燃烧器内。
进一步的，所述烟气空气混合器与所述氢气助燃燃烧器之间安装有第一风门，所述烟气回收管道上安装有第二风门；
所述第一风门置于所述第一风机的工艺下游；
所述第二风门置于所述第二风机的工艺下游。
进一步的，所述电解水制氢设备与所述高压变压器连接；
所述电解水制氢设备的输出端连通有第一管路；
多台所述氢气储罐通过第二管路相互并联，且所述电解水制氢设备通过所述第一管路与所述氢气储罐连通；
多台所述氢气储罐的工艺下游通过第三管路与所述缓冲罐连通；
所述缓冲罐的输出端与所述氢气助燃燃烧器连通。
进一步的，每根所述第二管路均连通有支路。
进一步的，所述阀组包括安装于所述第一管路上的第一阀、安装于所述第二管路上的第二阀、第三管路上的第三阀；
所述阀组还包括安装于所述支路上的第四阀。
在上述技术方案中，本发明提供的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，具有以下有益效果：
本发明通过设有电解水制氢设备和氢气储罐，有利于电解水制氢设备产生的氢气经氢气管道输送至氢气储罐，经氢气储罐稳压后送至氢气助燃燃烧器进入燃煤锅炉燃烧，电解水制氢设备消耗火电厂的上网电量，有利于新能源电量的消纳，同时通过氢气助燃，有利于燃煤锅炉降低负荷，提高了火电机组的运行灵活性，实现了电厂调峰阶段煤炭资源的高效清洁综合利用和产品增值；
同时，本发明的系统配设了多台氢气储罐以及与多台氢气储罐串联连通的缓冲罐，多台氢气储罐能够实现多开多备的效果，方便后期检修，而缓冲罐能够进一步对开启的氢气储罐输出的氢气进行稳压输送，提高安全性。
另外，在制氢机组的各个管路上均安装对应的阀门，通过阀组控制管路的连通状态，操作更加灵活，方便后期设备维护。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统的工艺流程原理框图。
附图标记说明：
1、燃煤锅炉；2、制氢机组；3、烟气回收机组；4、高压变压器；
101、尾气排放烟道；102、氢气助燃燃烧器；
201、电解水制氢设备；202、氢气储罐；203、缓冲罐；204、第一管路；205、第二管路；206、第三管路；207、支路；208、第一阀；209、第二阀；210、第三阀；211、第四阀；
301、烟气回收管道；302、第一风机；303、第一风门；304、冷风管路；305、第二风机；306、第二风门；307、烟气空气混合器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1所示；
本发明的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，包括：
燃煤锅炉1；
置于燃煤锅炉1工艺上游的制氢机组2；
置于燃煤锅炉1工艺下游的烟气回收机组3；
制氢机组2的工艺上游具有高压变压器4，且高压变压器4的输入端与升压站高压母线连接；
燃煤锅炉1具有尾气排放烟道101；
烟气回收机组3与尾气排放烟道101连通以将尾气排放烟道101内的部分尾气引流至燃煤锅炉1内二次燃烧；
制氢机组2具有电解水制氢设备201，该电解水制氢设备201将水分解为氢气，且制氢机组2将分解出的氢气输送至燃煤锅炉1并燃烧；
制氢机组2包括多台氢气储罐202；
多台氢气储罐202相互并联，且多台氢气储罐202均通过管路与电解水制氢设备201连通以接收并储存氢气；
制氢机组2通过管路连通有缓冲罐203，缓冲罐203位于氢气储罐202的工艺下游；
多台氢气储罐202均通过管路与缓冲罐203连通；
该制氢机组2安装有阀组，氢气储罐202通过阀组切换连通状态。
具体的，本实施例公开了一种能够调节用电高峰时的火电厂发电调峰系统，其以燃煤锅炉1为主要电能产生设备，在燃煤锅炉1的工艺上游连接了制氢机组2，通过制氢机组2的电解水原理产生氢气，并集中输送至燃煤锅炉1内燃烧，使得燃料更加环保，节约了能源，另外，考虑到尾气的充分燃烧，在燃煤锅炉1的工艺下游集成了能够回收部分尾气的烟气回收机组3，将部分尾气引流至燃煤锅炉1内进一步燃烧，节约了能源，提高了燃烧率。
优选的，本实施例中燃煤锅炉1的输入端安装有氢气助燃燃烧器102；
烟气回收机组3包括与外部冷风设备连通的冷风管路304，冷风管路304的输出端通过第一风机302连接有烟气空气混合器307；
烟气回收机组3还包括一端与尾气排放烟道101、另一端与烟气空气混合器307连通的烟气回收管道301，烟气回收管道301上安装有第二风机305，第二风机305将尾气排放烟道101内的部分烟气沿烟气回收管道301输送至烟气空气混合器307内、并与冷风管路304输送来的空气混合；
烟气空气混合器307的输出端与氢气助燃燃烧器102连通，并将混合气体输送至氢气助燃燃烧器102内。
其中，上述的烟气空气混合器307与氢气助燃燃烧器102之间安装有第一风门303，烟气回收管道301上安装有第二风门306；
第一风门303置于第一风机302的工艺下游；
第二风门306置于第二风机305的工艺下游。
电解水制氢设备201与高压变压器4连接；
电解水制氢设备201的输出端连通有第一管路204；
多台氢气储罐202通过第二管路205相互并联，且电解水制氢设备201通过第一管路204与氢气储罐202连通；
多台氢气储罐202的工艺下游通过第三管路206与缓冲罐203连通；
缓冲罐203的输出端与氢气助燃燃烧器102连通。
本实施例具体介绍了烟气回收机组3和制氢机组2的结构和工作原理，其中，烟气回收机组3利用第二风机305将尾气部分回流至烟气空气混合器307内，通过利用与外部冷风设备连通的第一风机302将冷空气一并引流至烟气空气混合器307内混合，混合气体一并输送中氢气助燃燃烧器307内，待上游制氢机组2输送来氢气后与混合气体一起输送至燃煤锅炉1内燃烧，节约了很大部分能源，提高了燃烧率，降低了原有设备的工作负荷。
另外，本实施例的氢气储罐202设计为多台并联结构，能够根据工艺要求同时打开多台氢气储罐202进行送氢，而且能够便于后期工艺检修。同时，为了便于切换氢气储罐202的连通状态，在制氢机组2内安装了控制开关的阀组。
具体为：
上述的每根第二管路205均连通有支路207。
其中，阀组包括安装于第一管路204上的第一阀208、安装于第二管路205上的第二阀209、第三管路206上的第三阀210；
阀组还包括安装于支路207上的第四阀211。
阀组直接选用常规的电磁阀即可，电磁阀受控于外部控制柜，能够快速地切换阀体的开关，从而快速切换管路的连通状态。
在上述技术方案中，本发明提供的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，具有以下有益效果：
本发明通过设有电解水制氢设备201和氢气储罐202，有利于电解水制氢设备产生的氢气经氢气管道输送至氢气储罐202，经氢气储罐202稳压后送至氢气助燃燃烧器102进入燃煤锅炉1燃烧，电解水制氢设备消耗火电厂的上网电量，有利于新能源电量的消纳，同时通过氢气助燃，有利于燃煤锅炉1降低负荷，提高了火电机组的运行灵活性，实现了电厂调峰阶段煤炭资源的高效清洁综合利用和产品增值；
同时，本发明的系统配设了多台氢气储罐202以及与多台氢气储罐202串联连通的缓冲罐203，多台氢气储罐202能够实现多开多备的效果，方便后期检修，而缓冲罐203能够进一步对开启的氢气储罐202输出的氢气进行稳压输送，提高安全性。
另外，在制氢机组2的各个管路上均安装对应的阀门，通过阀组控制管路的连通状态，操作更加灵活，方便后期设备维护。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (6)
1.一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，包括：
燃煤锅炉(1)；
置于所述燃煤锅炉(1)工艺上游的制氢机组(2)；
置于所述燃煤锅炉(1)工艺下游的烟气回收机组(3)；
所述制氢机组(2)的工艺上游具有高压变压器(4)，且所述高压变压器(4)的输入端与升压站高压母线连接；
所述燃煤锅炉(1)具有尾气排放烟道(101)；
所述烟气回收机组(3)与所述尾气排放烟道(101)连通以将尾气排放烟道(101)内的部分尾气引流至所述燃煤锅炉(1)内二次燃烧；
所述制氢机组(2)具有电解水制氢设备(201)，该电解水制氢设备(201)将水分解为氢气，且所述制氢机组(2)将分解出的氢气输送至燃煤锅炉(1)并燃烧；
所述制氢机组(2)包括多台氢气储罐(202)；
多台所述氢气储罐(202)相互并联，且多台所述氢气储罐(202)均通过管路与所述电解水制氢设备(201)连通以接收并储存氢气；
所述制氢机组(2)通过管路连通有缓冲罐(203)，所述缓冲罐(203)位于所述氢气储罐(202)的工艺下游；
多台所述氢气储罐(202)均通过管路与所述缓冲罐(203)连通；
该制氢机组(2)安装有阀组，所述氢气储罐(202)通过阀组切换连通状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，所述燃煤锅炉(1)的输入端安装有氢气助燃燃烧器(102)；
所述烟气回收机组(3)包括与外部冷风设备连通的冷风管路(304)，所述冷风管路(304)的输出端通过第一风机(302)连接有烟气空气混合器(307)；
所述烟气回收机组(3)还包括一端与所述尾气排放烟道(101)、另一端与所述烟气空气混合器(307)连通的烟气回收管道(301)，所述烟气回收管道(301)上安装有第二风机(305)，所述第二风机(305)将所述尾气排放烟道(101)内的部分烟气沿所述烟气回收管道(301)输送至所述烟气空气混合器(307)内、并与所述冷风管路(304)输送来的空气混合；
所述烟气空气混合器(307)的输出端与所述氢气助燃燃烧器(102)连通，并将混合气体输送至所述氢气助燃燃烧器(102)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，所述烟气空气混合器(307)与所述氢气助燃燃烧器(102)之间安装有第一风门(303)，所述烟气回收管道(301)上安装有第二风门(306)；
所述第一风门(303)置于所述第一风机(302)的工艺下游；
所述第二风门(306)置于所述第二风机(305)的工艺下游。
4.根据权利要求2所述的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，所述电解水制氢设备(201)与所述高压变压器(4)连接；
所述电解水制氢设备(201)的输出端连通有第一管路(204)；
多台所述氢气储罐(202)通过第二管路(205)相互并联，且所述电解水制氢设备(201)通过所述第一管路(204)与所述氢气储罐(202)连通；
多台所述氢气储罐(202)的工艺下游通过第三管路(206)与所述缓冲罐(203)连通；
所述缓冲罐(203)的输出端与所述氢气助燃燃烧器(102)连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，每根所述第二管路(205)均连通有支路(207)。
6.根据权利要求5所述的一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统，其特征在于，所述阀组包括安装于所述第一管路(204)上的第一阀(208)、安装于所述第二管路(205)上的第二阀(209)、第三管路(206)上的第三阀(210)；
所述阀组还包括安装于所述支路(207)上的第四阀(211)。
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- 2019-10-12 CN CN201910969210.4A patent/CN110686231A/zh active Pending
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