CN111718756A - 一种火电厂热解制氢系统及制氢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂热解制氢系统，包括电站锅炉、汽轮机和发电机设备，还包括：入料部、气化炉、气体净化及分离装置、高温烟气引出管和废气回流管，所述气化炉用于将煤炭、生物质、垃圾、污泥燃料中的任意一种热解为富含氢气的热解混合气；所述气体净化及分离装置将混合气进行净化和分离得到氢气；所述电站锅炉炉膛有高温烟气引出管，高温烟气引出管连接所述气化炉，所述气化炉连接气体净化及分离装置，净化分离的废气通过废气回流管连接排入电站锅炉炉膛或烟道。

Description

一种火电厂热解制氢系统及制氢方法

技术领域

本发明属于热解气化制氢领域，具体为利用电站锅炉烟气或水蒸气热解煤炭、生物质、垃圾或污泥制氢。

背景技术

氢是目前公认的最洁净的燃料，也是非常重要的化工原料。因此，氢将成为21世纪的一种非常重要的洁净能源。目前，世界各国对制氢技术的发展都给予了高度重视。一般说来，,制氢技术可以分为两大类：（1）水电解制氢；（2）从其它一次能源转换制氢，主要是以化石能源(煤、石油、天然气)为原料与水蒸汽在高温下发生转化反应，化石能中的碳先变为CO，再通过CO变换(即水煤气变换)反应，在CO转化为CO2的同时，H2O转变成了氢。

从其它一次能源转换制氢，例如从煤及可再生能源燃料热解气化制氢，是未来氢气的一个重要来源。现有技术有超临界水流化床反应器，并在国内专利201610570395.8中改进发明了一种残液再循环的煤的超临界水气化制氢装置及方法，但超临界水气化装置高温高压，装置本身耗能巨大。国内专利201610152324.6发明了一种生物质裂解气与生物质炭气固同步气化制取富氢气体的方法，该气化装置气固同步气化反应的温度为700-850℃，也需要消耗大量能源。

如何降低热解气化制氢过程中的高温水蒸汽及其他工质能耗成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种火电厂热解制氢系统及制氢方法，将煤炭、生物质、垃圾或污泥热解气化为可燃热解混合气，再经过净化和分离，从而实现火电厂的热解制氢工艺。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种火电厂热解制氢系统，包括电站锅炉、汽轮机和发电机设备，还包括：入料部、气化炉、气体净化及分离装置、高温烟气引出管和废气回流管，其中：

所述气化炉用于将煤炭、生物质、垃圾、污泥燃料中的任意一种热解为富含氢气的热解混合气；

所述气体净化及分离装置将混合气进行净化和分离得到氢气；

所述电站锅炉炉膛有高温烟气引出管，高温烟气引出管连接所述气化炉，所述气化炉连接气体净化及分离装置，净化分离的废气通过废气回流管连接排入电站锅炉炉膛或烟道。

较佳的，所述气化炉包括催化剂添加口，所述催化剂根据送入气化炉的燃料类型对应选取。

较佳的，所述气化炉包括水蒸汽引入管，所述水蒸汽引入管将部分火电厂汽轮机主蒸汽或抽汽引入气化炉。

较佳的，所述气化炉能够采用富氧气化技术，利用富氧气体作为气化剂，将其引入气化炉，提高气化炉产气率和混合气产氢率。

较佳的，所述气体净化及分离装置净化分离得到的氢气送入储氢罐或对外输送的氢气管道，以瓶装气、撬罐车或管道气形式对外销售。

较佳的，所述气体净化及分离装置净化分离得到的废气，根据其温度送回电站锅炉烟道再热器前、省煤器前、空气预热器前、脱硝装置前任一位置。

较佳的，所述气化炉包括煤炭、生物质、垃圾或污泥进料口和排渣口，和热解混合气出气口，所述热解混合气出气口连接气体净化及分离装置供气管路。

一种火电厂热解制氢方法，所述方法使用前述火电厂热解制氢系统，所述方法包括：

步骤1：根据火电厂周边及区域资源情况，选择送入气化炉的热解燃料，如果为煤炭，则跳转至步骤2；如果为生物质、垃圾或污泥，则跳转到步骤3；

步骤2：根据热解原料煤炭的类型，选择煤气化工艺，能够采用固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术中的任意一种，气化剂能够采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入步骤4；

步骤3：根据热解原料生物质、垃圾或污泥的燃料类型，选择不同的气化工艺，能够采用固定床、流化床或旋转床气化炉中的任意一种，气化剂能够采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入步骤4；

步骤4：将热解原料进行预处理，煤炭根据气化炉类型处理成颗粒、煤粉、水煤浆中任意一种；生物质、垃圾或污泥进行粉碎、干燥处理；

步骤5：预处理后的热解原料送入气化炉；

步骤6：根据气化工艺，将烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合任意气化剂送入气化炉；

步骤7：产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理；

步骤8：净化后的气体进行分离，得到氢气；

步骤9：分离剩余的废气送入锅炉烟道。

较佳的，所述热解原料煤炭为煤粉，所述煤粉直接来自火电厂磨煤机和制粉系统。

较佳的，所述热解原料生物质、垃圾或污泥的预处理干燥工艺中的烟气或蒸汽来自电站锅炉烟气或汽轮机高温蒸汽。

本发明的有益效果是：

(1)利用电站锅炉高温烟气作为气化剂，高效利用了烟气余热，降低气化炉能耗。

(2)利用火电厂汽轮机高温抽汽作为气化剂，高效利用了抽汽水蒸汽余热和水蒸汽工质，降低气化炉能耗，提高了产氢量。

(3)直接利用火电厂磨煤机及制粉系统生产的煤粉，进行煤粉热解制氢。

(4)利用锅炉烟气或汽轮机抽汽对生物质、垃圾或污泥进行干燥，降低了整个热解工艺耗能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种火电厂热解制氢系统具体示意图；

图3为使用本发明实施例一提供的火电厂热解制氢系统制氢方法流程示意图；

图4为使用本发明实施例二提供的火电厂热解制氢系统制氢方法流程示意图；

图5为使用本发明实施例三提供的火电厂热解制氢系统制氢方法流程示意图；

图6为使用本发明实施例四提供的火电厂热解制氢系统制氢方法流程示意图；

图7为本发明实施例六提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图8为本发明实施例七提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图9为本发明实施例八提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图10为本发明实施例九提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图11为本发明实施例十提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图12为本发明实施例十一提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图13为本发明实施例十二提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图14为本发明实施例十三提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图15为本发明实施例十四提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图16为本发明实施例十五提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图17为本发明实施例十六提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图18为本发明实施例十七提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图。

附图标记说明

为进一步清楚的说明本发明的结构和各部件之间的连接关系，给出了以下附图标记，并加以说明。

电站锅炉10；废气排出口101；废气处理装置102；烟气处理装置1021；空气预热器1022；活性炭吸附装置1023；除尘器1024；阀门11；入料部12；垃圾储坑1a；抓斗1b；渗滤液池1c；气化炉1；干燥装置11’；热解气化室12’；二燃室13’；气体净化及分离装置8；生物质提取液容器81；热水容器82；供热网83；燃气锅炉84；进料口14；排渣口15；干燥器16；冷却器2；汽包3；过热器4；汽轮机5；省煤器6；锅炉烟道7。

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例一

一种火电厂热解制氢系统，如图1所示，包括电站锅炉10、汽轮机和发电机设备，还包括：入料部12、气化炉1、气体净化及分离装置8、高温烟气引出管和废气回流管，所述气化炉1的上端设有进料口14，下端设有排渣口15；所述入料部12与进料口14连接，所述气化炉1与电站锅炉10、气体净化及分离装置8相连接，所述气化净化及分离装置8与电站锅炉10相连接，即，所述电站锅炉10、气化炉1、气化净化及分离装置8依次首尾连接，以形成循环系统。所述电站锅炉10中部分高温烟气通过管道输送至气化炉1；所述电站锅炉10与气化炉1之间设有阀门11，通过控制阀门11能够有效控制由所述电站锅炉10输送至气化炉1中的高温烟气的输送量。所述气化炉1中产生的混合气通过管道输送至气化净化及分离装置8，并经气化净化及分离装置8的净化与分离获得氢气，其余的废气则输送至所述电站锅炉10，由所述电站锅炉10进行余热利用。

其中，所述气化炉1用于将煤炭、生物质、垃圾、污泥燃料中的任意一种热解料热解为富含氢气的热解混合气；所述气体净化及分离装置8将混合气进行净化和分离得到氢气。热解料通过进料口14输送至气化炉1，经过气化炉1产生的残渣由排渣口15排出。

在所述电站锅炉10的炉膛上设置高温烟气引出管，所述高温烟气引出管连接所述气化炉1，所述气化炉1连接气体净化及分离装置8，由气体净化及分离装置8净化分离出的废气通过废气回流管连接排入电站锅炉10的炉膛或烟道。所述气化炉1包括催化剂添加口，所述催化剂根据送入气化炉1的燃料类型对应选取。所述气化炉1包括水蒸汽引入管，所述水蒸汽引入管将部分汽轮机的主蒸汽或抽汽引入气化炉1。如图2所示，所述气化炉1与火电厂的汽轮机5相连接，所述气化剂中的所述水蒸汽来自于所述汽轮机5中的主蒸汽或抽汽。利用火电厂汽轮机高温主蒸汽或抽汽作为气化剂，高效利用了主蒸汽或抽汽水蒸汽的余热和水蒸汽工质，降低气化炉能耗，提高了产氢量。

所述气化炉1能够采用富氧气化技术，利用富氧气体作为气化剂，将其引入气化炉1，提高气化炉1产气率和混合气产氢率。所述气化剂为空气、氧气、水蒸汽、高温烟气中的至少一种。具体的，所述空气为预热空气。以上气化剂中所述高温烟气来自火电厂的锅炉高温烟气。利用电站锅炉高温烟气作为气化剂，高效利用了烟气余热，降低气化炉能耗。

气化炉1高温出气区域引入来自火电厂汽轮机5的低压低温抽汽，利用此低温水蒸汽进行激冷。

所述气体净化及分离装置8净化分离得到的氢气送入储氢罐或对外输送的氢气管道，以瓶装气、撬罐车或管道气形式对外销售。

所述火电厂设有锅炉烟道7，所述火电厂包括省煤器6、再热器、空气预热器及脱硝装置。

具体的，所述气体净化及分离装置8净化分离得到的废气，根据其温度送回锅炉烟道7内再热器、省煤器6、空气预热器、脱硝装置其中之一的前侧，以对废气进行处理或回收利用。所述气体净化和分离装置8分离的废气直接排入电站锅炉，利用锅炉烟气处理系统处理热解气化的废气，减少气化炉废气烟气处理费用。所述气化炉包括煤炭、生物质、垃圾或污泥进料口和排渣口，和热解混合气出气口，所述热解混合气出气口连接气体净化及分离装置供气管路。

具体的，如图2，所述火电厂煤热解气制氢系统包括冷却器2，所述冷却器2一端与气化炉1相连接，另一端与电站锅炉10相连接；所述气化炉1内产生的混合气进入冷却器2内，所述冷却器2中的介质为火电厂的锅炉水。在冷却器2内，冷却器2中的介质锅炉水吸收由气化炉1产生的混合气的热量，一方面使由气化炉1产生的混合气降温，另一方面锅炉水吸收混合气的热量后形成蒸汽，从而有效过剩热量，以减少热量损失。

所述冷却器2上连接有汽包3，所述汽包3一端与冷却器2连接，另一端与汽轮机5连接；所述汽包3与汽轮机5之间设有过热器4。冷却器2中的介质由气化炉1产生的混合气的热量后形成蒸汽，并在经过过热器4后形成过热蒸汽，过热蒸汽输送至汽轮机5，以作为汽轮机5的动力来源。冷却器2能够有效回收余热产生蒸汽，并将蒸汽汇入锅炉汽包或电厂汽水循环热力系统。

具体的，所述气化炉1上设有催化剂添加口，所述催化剂根据送入气化炉1内的热解料类型选取。

一种火电厂热解制氢方法，如图3所示，使用实施例一所述的火电厂热解制氢系统，该方法具体实施步骤如下：

S1：根据火电厂周边及区域资源情况，选择送入气化炉的热解燃料，如果为煤炭，则跳转至S2；如果为生物质、垃圾或污泥，则跳转到S3。

S2：根据热解原料煤炭的类型，选择煤气化工艺，能够采用固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术中的任意一种，气化剂可采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入S4。

S3：根据热解原料生物质、垃圾或污泥的燃料类型，选择不同的气化工艺，能够采用固定床、流化床或旋转床气化炉中的任意一种，气化剂可采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入S4。

S4：将热解原料进行预处理，煤炭根据气化炉类型处理成颗粒、煤粉、水煤浆中任意一种；生物质、垃圾或污泥进行粉碎、干燥处理。

S5：预处理后的热解原料送入气化炉。

S6：根据气化工艺，将烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合任意气化剂送入气化炉。

S7：产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理。

S8：净化后的气体进行分离，得到氢气。

S9：分离剩余的废气送入锅炉烟道。

进一步的，所述热解原料煤炭可以为煤粉，此煤粉直接来自火电厂磨煤机和制粉系统。

进一步的，所述热解原料生物质、垃圾或污泥的预处理干燥工艺中的烟气或蒸汽来自电站锅炉烟气或汽轮机高温蒸汽。

实施例二

一种火电厂煤热解气制氢系统，所述火电厂煤热解气制氢系统包括气化炉1，所述气化炉1的上端设有进料口14，下端设有排渣口15；所述进料口14处连接的入料部12为电站锅炉制粉系统，所述电站锅炉制粉系统包括火电厂磨煤机及制粉系统，通过火电厂磨煤机及制粉系统生产煤粉。所述电站锅炉制粉系统将制得的煤粉通过进料口14输送至气化炉1，经过气化炉1产生的残渣由排渣口15排出。煤原料在站锅炉制粉系统12内进行预处理，即所述火电厂煤热解气制氢系统直接利用火电厂磨煤机及制粉系统生产的煤粉，进行煤粉热解制氢，能够有效利用火电厂的设备与煤粉。优选的，所述电站锅炉制粉系统制得的煤粉经过氮气或CO2的加压输送进入气化炉1。

一种火电厂煤热解气制氢方法，如图4，其包括以下步骤：

S1’：根据火电厂煤的种类及煤粉粒度，选择气化工艺；并确定相应气化工艺所对应的气化剂；

S2’：将煤粉及相应气化剂送入气化炉内，并进行煤气化反应得到混合气；

气化炉控制系统控制送入气化炉的煤粉量，并控制气化剂送入气化炉的流量、温度，以使其满足气化炉气化反应能量平衡方程，实现气化反应温度稳定。

S3’：将产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理；净化后的气体进行分离，得到氢气；分离剩余的废气送入锅炉烟道。

实施例三

本实施例与实施例二原理相同，其主要区别在于：气化的热解料来源是水煤浆，而非实施例一中的煤粉。

一种火电厂煤热解气制氢方法，如图5，其包括以下步骤：

S1’’：根据火电厂低速磨煤机处理的煤量及水煤浆浓度，选择气化工艺；并确定相应气化工艺所对应的气化剂；

S2’’：将水煤浆及相应气化剂送入气化炉内，并进行煤气化反应得到混合气；

气化炉控制系统控制送入气化炉的水煤浆量，并控制气化剂送入气化炉的流量、温度，以使其满足气化炉气化反应能量平衡方程，实现气化反应温度稳定。

S3’’：将产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理；净化后的气体进行分离，得到氢气；分离剩余的废气送入锅炉烟道。

实施例四

本实施例与实施例二原理相同，其区别在于：气化的热解料来源是水煤浆和煤粉两种，而非实施例一中只有煤粉。即本实施例将实施例一和实施例二合并为一套火电厂煤热解气制氢系统。

一种火电厂煤热解气制氢方法，如图6，其包括以下步骤：

S1’’’：根据火电厂现有设备及烟气及水蒸汽热力系统情况，选择送入气化炉的煤原料状态；如果为煤粉，则执行S2’’’；如果为水煤浆，则执行S3’’’。

S2’’’：根据火电厂磨煤机处理的煤的种类及煤粉粒度，选择气化工艺；并确定相应气化工艺所对应的气化剂；然后执行S4’’’。

S3’’’：根据火电厂低速磨煤机处理的煤量及水煤浆浓度，选择气化工艺；并确定相应气化工艺所对应的气化剂；然后执行S4’’’。

S4’’’：将预处理后的煤原料及相应气化剂送入气化炉内，并进行煤气化反应得到混合气。

气化炉控制系统控制送入气化炉的煤原料量，并控制气化剂送入气化炉的流量、温度，以使其满足气化炉气化反应能量平衡方程，实现气化反应温度稳定。

S5’’’：将产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理；净化后的气体进行分离，得到氢气；分离剩余的废气送入锅炉烟道。

本发明实施例具有以下优点（1）利用电站锅炉高温烟气作为气化剂，高效利用了烟气余热，降低气化炉能耗。（2）利用火电厂汽轮机高温抽汽作为气化剂，高效利用了抽汽水蒸汽余热和水蒸汽工质，降低气化炉能耗，提高了产氢量。（3）直接利用火电厂磨煤机及制粉系统生产的煤粉，进行煤粉热解制氢。（4）直接利用火电厂低速钢球磨煤机，将煤炭、添加剂和水在磨煤机内混合加工生产水煤浆。（5）气体净化和分离装置分离的废气直接排入电站锅炉，利用锅炉烟气处理系统处理热解气化废气，减少气化炉废气烟气处理费用。

实施例五

所述火电厂煤热解气制氢系统气化的热解料来源是生物质。当气化炉1的进料口14投入的热解燃料为生物质时，所述生物质经过气化炉1热解气化后，形成生物质炭、生物质可燃气、热水和氢气，气体净化及分离装置8将氢气分离，剩余的废气通过废气回流管输入到电站锅炉10中，同时，在气化炉1的排渣口15中生成生物质炭。进一步的，所述生物质炭能够制作为工业用炭、生活用炭、活性炭、栽培基质、土壤改良修复剂、肥料缓释剂等。

实施例六

如图7所示，在实施例五的基础上，所述火电厂煤热解气制氢系统还包括生物质提取液容器81，所述生物质提取液容器81与气体净化及分离装置8连接；所述气体净化及分离装置8能够从气化炉1的混合气出气口中的输出物中分离提取出生物质提取液，并将所述生物质提取液输入到生物质提取液容器81中。进一步的，所述生物质提取液能够被制作为叶面肥、消毒杀菌剂、除臭剂等。

实施例七

如图8所示，在实施例六的基础上，所述火电厂煤热解气制氢系统还包括热水容器82和供热网83，所述热水容器82一方面与混合气出气口处的管路连接，另一方面与气体净化及分离装置8连接，气体净化及分离装置8分离出的热水能够输入到所述热水容器82中，从混合气出气口中排出的热水也能够输入到所述热水容器82中；所述热水容器82还与供热网83连接，用于将热水供应到供热网83中，实现供暖供热。

实施例八

如图9所示，在实施例七的基础上，所述火电厂煤热解气制氢系统还包括燃气锅炉84，所述燃气锅炉84与废气回流管连接，废气回流管中的生物质可燃气进入所述燃气锅炉84中进行燃烧，生成蒸汽以作它用。

实施例九

如图10所示，在实施例一的基础上，所述火电厂煤热解气制氢系统的入料部12为垃圾储坑1a，所述垃圾储坑1a用于存储垃圾，使得垃圾在垃圾储坑中进行堆积渗滤；所述火电厂煤热解气制氢系统还包括抓斗1b，所述抓斗1b将垃圾储坑1a中的垃圾抓起运送至气化炉1的进料口14中，气化炉1对垃圾进行热解气化，生成可燃热解气、氢气和废气，输入到气体净化及分离装置8中，由气体净化及分离装置8分离出氢气，将废气输入到电站锅炉10中。由于气化炉1对垃圾进行热解气化后，不仅会生成可燃热解气和氢气，还会生成大量烟气，本发明中，产生的烟气能够通过高温烟气引出管引入到气化炉1中。

实施例十

如图11所示，为了防止烟气过多大于气化炉1中的烟气用量，多余的烟气对空气造成污染，所以，在实施例九的基础上，在所述电站锅炉10的废气排出口101上，设置废气处理装置102，烟气通过废气处理装置102，净化为达标废气，减小了对空气的污染。

实施例十一

如图12所示，在实施例十的基础上，所述废气处理装置102包括烟气处理装置1021、活性炭吸附装置1023和除尘器1024，所述烟气处理装置1021、活性炭吸附装置1023和除尘器1024依次连接，从废气排出口101排出的烟气依次经过烟气处理装置1021、活性炭吸附装置1023和除尘器1024得到净化，形成达标废气。

实施例十二

如图13所示，在实施例九的基础上，所述气化炉1包括干燥装置11’、热解气化室12’和二燃室13’，所述干燥装置11’与气化炉1的进料口14连接，用于接收从进料口14投入的垃圾，对所述垃圾进行干燥；所述干燥装置11’与热解气化室12’连接，所述热解气化室12’接收从干燥装置11’输送的干燥垃圾，进行热解气化；所述热解气化室12’还分别与混合气出气口和二燃室13’连接，所述热解气化室12’向混合气出气口输送可燃热解气、烟气和氢气，向二燃室13’输送热解后物质进行进一步燃烧，生成无害灰渣，所述二燃室13’与气化炉1的排渣口15连接，用于向排渣口15排放无害灰渣；所述无害灰渣可以通过填埋方式处理，或者进行其他的综合利用。

实施例十三

如图14所示，在实施例十二的基础上，附加实施例十一中所述烟气处理装置1021、活性炭吸附装置1023和除尘器1024。

实施例十四

如图15所示，在实施例十三的基础上，所述废气处理装置102还包括空气预热器1022，所述空气预热器1022连接在烟气处理装置1021和活性炭吸附装置1023之间；所述空气预热器1022还分别连接电站锅炉10和二燃室13’；经过烟气处理装置1021后的烟气通入空气预热器1022中，生成热空气，所述热空气分别通入到电站锅炉10和二燃室13’中，进行助燃。

实施例十五

如图16所示，在实施例十四的基础上，所述垃圾储坑1a还与空气预热器1022连接，所述垃圾储坑1a中生成的负压除臭气体能够通入到空气预热器1022中，对流经空气预热器1022中的废气进行除臭。

实施例十六

如图17所示，在实施例十五的基础上，所述火电厂煤热解气制氢系统还包括渗滤液池1c，所述渗滤液池1c一方面与垃圾储坑1a连接，另一方面与电站锅炉10连接，垃圾在垃圾储坑中进行堆积渗滤，生成渗滤液，所述渗滤液流入到渗滤液池1c中，渗滤液池1c中的所述渗滤液通入到电站锅炉1中，对渗滤液进行高温燃烧无害化处理。

实施例十七

一种火电厂煤热解气制氢系统，如图18所示，所述火电厂煤热解气制氢系统包括气化炉1，所述气化炉1的上端设有进料口14，下端设有排渣口15；所述气化炉1的进料口14连接干燥器16，所述干燥器16连接入料部12，所述入料部12用于向干燥器16中输送污泥，所述干燥器16用于接收污泥热解料，所述干燥器16还接收烟气、高温水蒸汽中的一种或者这两者的组合，烟气、高温水蒸汽中或者两者的组合与干燥器中的污泥进行作用，将污泥进行干燥，干燥后的污泥通过进料口14输送至气化炉1，经过气化炉1产生的残渣由排渣口15排出。

污泥在干燥器中使用烟气、高温水蒸汽进行干燥处理，即所述火电厂煤热解气制氢系统直接利用现有的电站锅炉发电产生的烟气，以及汽轮机产生的水蒸气进行污泥的干燥，之后将干燥后的污泥输送至气化炉1进行热解制氢，能够有效利用火电厂的产生烟气的设备与汽轮机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种火电厂热解制氢系统，包括电站锅炉、汽轮机和发电机设备，其特征在于，还包括：入料部、气化炉、气体净化及分离装置、高温烟气引出管和废气回流管，其中：

所述气化炉用于将煤炭、生物质、垃圾、污泥燃料中的任意一种热解为富含氢气的热解混合气；

所述气体净化及分离装置将混合气进行净化和分离得到氢气；

所述电站锅炉炉膛有高温烟气引出管，高温烟气引出管连接所述气化炉，所述气化炉连接气体净化及分离装置，净化分离的废气通过废气回流管连接排入电站锅炉炉膛或烟道。

2.根据权利要求1所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气化炉包括催化剂添加口，所述催化剂根据送入气化炉的燃料类型对应选取。

3.根据权利要求2所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气化炉包括水蒸汽引入管，所述水蒸汽引入管将部分火电厂汽轮机主蒸汽或抽汽引入气化炉。

4.根据权利要求1所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气化炉能够采用富氧气化技术，利用富氧气体作为气化剂，将其引入气化炉，提高气化炉产气率和混合气产氢率。

5.根据权利要求1所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气体净化及分离装置净化分离得到的氢气送入储氢罐或对外输送的氢气管道，以瓶装气、撬罐车或管道气形式对外销售。

6.根据权利要求5所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气体净化及分离装置净化分离得到的废气，根据其温度送回电站锅炉烟道再热器前、省煤器前、空气预热器前、脱硝装置前任一位置。

7.根据权利要求1所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述气化炉包括煤炭、生物质、垃圾或污泥进料口和排渣口，和热解混合气出气口，所述热解混合气出气口连接气体净化及分离装置供气管路。

8.一种火电厂热解制氢方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1~7任一所述火电厂热解制氢系统，所述方法包括：

步骤1：根据火电厂周边及区域资源情况，选择送入气化炉的热解燃料，如果为煤炭，则跳转至步骤2；如果为生物质、垃圾或污泥，则跳转到步骤3；

步骤2：根据热解原料煤炭的类型，选择煤气化工艺，能够采用固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术中的任意一种，气化剂能够采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入步骤4；

步骤3：根据热解原料生物质、垃圾或污泥的燃料类型，选择不同的气化工艺，能够采用固定床、流化床或旋转床气化炉中的任意一种，气化剂能够采用烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合，然后进入步骤4；

步骤4：将热解原料进行预处理，煤炭根据气化炉类型处理成颗粒、煤粉、水煤浆中任意一种；生物质、垃圾或污泥进行粉碎、干燥处理；

步骤5：预处理后的热解原料送入气化炉；

步骤6：根据气化工艺，将烟气、空气、氧气、水蒸汽任意一种或任意两种或三种组合任意气化剂送入气化炉；

步骤7：产生的混合气送入气体净化和分离装置进行净化处理；

步骤8：净化后的气体进行分离，得到氢气；

步骤9：分离剩余的废气送入锅炉烟道。

9.根据权利要求8所述的一种火电厂热解制氢方法，其特征在于，所述热解原料煤炭为煤粉，所述煤粉直接来自火电厂磨煤机和制粉系统。

10.根据权利要求8所述的一种火电厂热解制氢方法，其特征在于，所述热解原料生物质、垃圾或污泥的预处理干燥工艺中的烟气或蒸汽来自电站锅炉烟气或汽轮机高温蒸汽。

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