CN111994869B - 一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置及方法 - Google Patents
一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及臭氧脱硝技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置及方法。装置包括洗气回料罐，洗气回料罐通过管道分别连接Bunsen反应釜和氧气净化系统入口端，氧气净化系统连接压缩机；Bunsen反应釜连接液液分离罐，液液分离罐包括上下两层，上下两层分别连接H2SO4相装置和HIx相装置；压缩机出口端依次连接氧气储罐、臭氧发生器并最终至臭氧喷射混合系统；臭氧发生器和稀释风机连接臭氧喷射混合系统，臭氧喷射混合系统连接烟道反应器，锅炉系统、电厂烟道除尘器和引风机依次相连并连接至烟道反应器入口端，烟道反应器出口端依次连接电厂脱硫塔和电厂烟囱。本发明提高电厂的稳定性、安全性及经济性，降低了活性分子臭氧脱硝技术的成本。
Description
技术领域
本发明涉及热化学硫碘循环水分解制氢技术和活性分子臭氧脱硝技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置及方法。
背景技术
近年来，随着可再生能源技术的蓬勃发展，燃煤机组需广泛参与深度调峰，经济有效的深度调峰技术将决定燃煤电厂的市场竞争力。深度调峰时锅炉负荷往往小于50％，相比除尘和脱硫，氮氧化物的控制受影响最大，此时排烟温度低于常规SCR催化剂的温度区间，造成NOx排放无法满足超低排放的要求，往往需要省煤器旁路改造、或者增加喷氨量来保证环保指标，但后续造成的机组经济性下降和硫酸氢氨空预器堵塞的问题日益严重。活性分子臭氧低温脱硝技术主要针对除尘器之后150℃以下的低温烟气，与前端燃烧过程无关，可以有效避免锅炉燃烧及负荷变化对烟温造成的影响，无论是燃油、燃气、燃煤烟气均可适用，且最佳温度段在30～110℃，可实现对低温烟气的SO2、NOx和Hg等污染气体的一体化综合脱除，具有效率高、实施方便、对现有机组改动量小等优点，非常适合锅炉深度调峰低负荷运行及启停阶段NOx的深度治理。然而，该技术整体运行成本较高，其中空分制氧设备运行成本占约40％。
氢能作为一种能源载体，具有高效、清洁、安全、可持续等优点，越来越受到世界各国的重视。大规模低成本制氢是未来氢能经济的基础，其中热化学硫碘循环水分解制氢技术经过系列评估筛选后，被认为是最具前景的一种制氢方式，其以水作为氢源，在制取氢气的同时可获得高浓度的氧气。热化学硫碘循环水分解制氢主要包括以下反应过程：首先，液态H2O、固态I2和气态的SO2气体发生Bunsen反应，生成氢碘酸和硫酸混合溶液，反应后的溶液中因过量碘单质存在分为两层。上层H2SO4相溶液(含H2SO4、H2O和少量HI和I2)经过提纯和蒸馏后，在高温(923～1123K)和催化剂作用下，分解得到高纯度的氧气。下层HIx相溶液(含HI、I2、H2O和少量硫酸)经纯化、浓缩、精馏后得到高浓度的HI气体，进一步在573～773K下分解获得氢气。
由此可见，在深度调峰的背景下，燃煤电厂可以利用深度调峰时机组的富余高温蒸汽及富余电力作为热源，利用热化学硫碘循环水分解制氢技术，在制取氢气的同时获得高浓度的氧气，其中氧气可作为低温臭氧脱硝技术中制备活性分子的富氧源，在帮助电厂实现烟气超低排放的同时，达到资源的充分利用，获得可观的经济收益。
发明专利内容
本发明专利要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置及方法。
为解决技术问题，本发明专利所采用的技术方案是：
提供一种热化学循环耦合活性分子脱硝的燃煤电厂制氢及超低排放装置，包括热化学硫碘循环制氢部分和活性分子臭氧脱硝部分；
热化学硫碘循环制氢部分包括洗气回料罐，洗气回料罐两个出口端通过管道分别连接Bunsen反应釜和氧气净化系统入口端，氧气净化系统出口端连接压缩机；Bunsen反应釜出口端通过管道连接液液分离罐，液液分离罐包括上下两层，上下两层分别连接H2SO4相装置和HIx相装置；
H2SO4相装置包括H2SO4纯化塔，液液分离罐出口端连接H2SO4纯化塔入口端，H2SO4纯化塔顶部出口与H2SO4冷凝器共同连接至洗气回料罐入口端，H2SO4蒸馏塔顶部连接H2SO4分解器下部，H2SO4分解器上部连接H2SO4冷凝器入口端，H2SO4冷凝器出口端连接两个支路，一个支路与H2SO4纯化塔顶部共同连接至洗气回料罐入口端，另一支路与H2SO4纯化塔底部出口通过管路共同连接至H2SO4蒸馏塔底部入口；
HIx相装置包括HI纯化塔，液液分离罐出口端连接HI纯化塔入口端、HI纯化塔出口端连接电渗析HI浓缩装置，电渗析HI浓缩装置的阳极出口与HI纯化塔顶部共同连接至洗气回料罐；电渗析HI浓缩装置的阴极出口通过管路连接HI精馏塔，HI精馏塔塔顶出口通过管路依次连接HI分解器和HI冷凝器入口，HI冷凝器出口与两个支路相连，其中一个支路通过管路连接氢气净化系统、压缩机和高压储氢罐，另一个支路连接HI精馏塔底部入口；HI精馏塔底部及HI冷凝器底部和电渗析HI浓缩装置连接；
活性分子臭氧脱硝部分包括臭氧喷射混合系统；压缩机出口端通过管路依次连接氧气储罐、臭氧发生器并最终至臭氧喷射混合系统；臭氧发生器和稀释风机通过管路连接臭氧喷射混合系统，臭氧喷射混合系统通过管道连接烟道反应器，锅炉系统、电厂烟道除尘器和引风机依次通过管道相连并连接至烟道反应器入口端，烟道反应器出口端通过管道依次连接电厂脱硫塔和电厂烟囱。
一种利用上述的热化学循环耦合活性分子脱硝的燃煤电厂制氢及超低排放方法，包括以下步骤：
(1)火电机组将深度调峰以外的电负荷和热负荷输入热化学硫碘循环制氢H2SO4分解器，HI分解器等装置中；
(2)热化学硫碘循环制氢部分产生的氢气经纯化后，存于高压储氢罐中用于出售；
(3)将制氢过程中的副产物O2纯化后，存于氧气储罐中作为活性分子臭氧脱硝流程中的富氧源；
(4)将氧气储罐中氧气通入臭氧发生器，同时将火电机组深度调峰以外的电负荷用于介质阻挡放电产生臭氧；
(5)将臭氧发生器生成的臭氧与来自稀释风机的空气进行混合，促进其在烟道反应器中的混合效果；
(6)稀释后的臭氧混合气经过臭氧供给系统进入臭氧喷射混合系统，喷入烟道反应器与烟气进行混合反应，将NOx氧化；
(7)氧化后的NOx，随SO2等其它烟气成分一同进入脱硫塔，完成洗涤吸收过程，实现协同脱硫脱硝。实现协同脱硫脱硝并经过电厂烟囱排放。
作为一种改进，步骤(2)包括以下子步骤：
(a)将原料水输入洗气回料罐，与热化学硫碘制氢部分装置中循环的原料二氧化硫、碘单质、未反应完的水进行充分混合，进入Bunsen反应釜，在333～393K下发生反应，产生HIx相和H2SO4相。
(b)Bunsen反应釜反应完成后，将产物输入液液分离罐中，通过静置沉降使HIx相和H2SO4相分离；
(c)液液分离罐中重质相HIx溶液先进入HI纯化塔，发生Bunsen反应的逆反应，除去所含的硫酸杂质，并将产生的SO2、I2和H2O引回洗气回料罐；
(d)纯化后的HIx相溶液流分成均等的两股送至电渗析HI浓缩装置的阳极和阴极，阳极池出口的HI溶液引回洗气回料罐，阴极池出口的HI溶液则被送入HI精馏塔进行精馏；
(e)HI精馏塔塔顶精馏出的HI送入573～773K的HI分解器，分解为I2蒸气和H2，随后进入HI冷凝器冷凝；H2经过氢气净化系统和压缩机存入高压储氢罐。
作为一种改进，步骤(e)后还有以下子步骤：
(f)冷凝后的含碘HI溶液循环回电渗析HI浓缩装置，HI精馏塔塔底的HIx溶液亦循环回电渗析HI浓缩装置；
(g)液液分离罐中轻质相H2SO4相先进入硫酸纯化塔进行纯化反应，脱除物料中所含的HI，生成的SO2、I2和H2O送回洗气回料罐；
(h)纯化后的硫酸溶液经H2SO4蒸馏塔浓缩到65％浓度，送入H2SO4分解器，排出的水蒸气送回洗气回料罐；
(i)H2SO4分解器在673～773K的硫酸分解段将硫酸分解为SO3和H2O，且H2O和SO3均转变成气态，SO3于923～1123K在催化剂作用下分解为SO2和O2，生成的SO2和O2经由H2SO4冷凝器冷却后送回洗气回料罐，未分解的硫酸溶液经过冷凝器循环回H2SO4蒸馏塔；
作为一种改进，步骤(3)纯化是指洗气回料罐洗涤后的氧气送入氧气净化系统，经净化得到的氧气经压缩机输入氧气储罐。
作为一种改进，整个工艺流程所需的能量来自燃煤机组800～1500K高温烟气或者350～900K高温蒸汽。
作为一种改进，在反应步骤(a)中，H2O、I2和SO2的摩尔比为：(13～15):(5～7):1；反应全程管道进行伴热，温度控制在360K；H2SO4分解器及HI分解器中均设有催化剂。
本发明中，采用的热化学硫碘循环水分解制氢技术主要包括Bunsen反应模块，H2SO4分解模块，HI分解模块，分别对应如下三个反应过程：
其中硫酸分解又分为两步：
第一步Bunsen反应中，液态H2O、固态I2和气态的SO2气体在333～393K，最优摩尔比为H2O:I2:SO2＝(13-15):(5-7):1条件下发生反应，生成氢碘酸和硫酸，Bunsen反应后的溶液在过量碘单质存在下分为两层。上层H2SO4相溶液(含H2SO4、H2O和少量HI和I2)经过纯化蒸馏后，进入硫酸分解器，在923-1123K高温和催化剂作用下，分解成二氧化硫、氧气和水，下层HIx相溶液(含HI、I2、H2O和少量H2SO4)经过纯化、浓缩、精馏后得到高浓度的碘化氢气体，进一步在573-773K高温和催化剂作用下分解得到氢气和碘单质。为防止过量碘堵塞及副反应单质硫析出的问题，全程管道伴热，温度控制在360K。
本发明进一步提供了用于实现前述方法的热化学硫碘循环水分解制氢技术耦合活性分子臭氧脱硝实现燃煤电厂深度调峰时产氢和NOx超低排放的系统，该系统中的设备包括洗气回料罐、Bunsen反应釜、液液分离罐、HIx相装置、H2SO4相装置、氧气净化系统、氧气储罐、氢气净化系统、压缩机、高压储氢罐、臭氧发生器、稀释风机、臭氧喷射混合系统、烟道反应器和电厂脱硫塔。洗气回料罐通过管道分别连接Bunsen反应釜和氧气净化系统，氧气净化系统连接压缩机，压缩机通过氧气管路连接氧气储罐，氧气储罐连接臭氧发生器，臭氧发生器和稀释风机通过管路连接臭氧喷射混合系统，臭氧喷射混合系统通过管道连接烟道反应器，电厂烟道除尘器前后分别连接锅炉系统和引风机，烟道反应器分别连接引风机和电厂脱硫塔；Bunsen反应釜通过管道连接液液分离罐，液液分离罐上下两层分别连接H2SO4相装置和HIx相装置，H2SO4相装置通过管路连接回洗气回料罐，HIx相装置连接氢气净化系统，氢气净化系统连接压缩机，压缩机通过氢气管路连接高压储氢罐。
HIx相装置包括HI纯化塔、电渗析HI浓缩装置、HI精馏塔、HI分解器和HI冷凝器。HI纯化塔、电渗析HI浓缩装置、HI精馏塔、HI分解器和HI冷凝器依次连接；同时HI纯化塔顶部、电渗析HI浓缩装置的阳极出口和洗气回料罐连接，HI精馏塔底部及HI冷凝器底部和电渗析HI浓缩装置连接。
H2SO4相装置包括H2SO4纯化塔、H2SO4蒸馏塔、H2SO4分解器和冷凝器。H2SO4纯化塔、H2SO4蒸馏塔、H2SO4分解器和冷凝器依次相连；同时H2SO4纯化塔、H2SO4蒸馏塔和洗气回料罐连接，H2SO4分解器上部和冷凝器连接，冷凝器还和H2SO4蒸馏塔连接，使得H2SO4循环分解，同时冷凝器出气口还和洗气回料罐连接。
本发明的系统分为热化学硫碘循环制氢流程和活性分子臭氧脱硝流程。热化学硫碘循环制氢流程包括Bunsen反应模块，HIx模块和H2SO4模块。循环使用的SO2、I2和水在Bunsen反应模块中反应并分层产生HIx相(含HI、I2、H2O和少量H2SO4)和H2SO4相(含H2SO4、H2O和少量HI和I2)，HIx相在HIx模块中进一步纯化、浓缩及精馏，最后HI通过催化分解得到氢气，H2SO4相则在H2SO4模块中进一步纯化、蒸馏和分解得到氧气。活性分子臭氧脱硝流程中，来自热化学硫碘循环制氢流程的氧气通入臭氧发生器，通过介质阻挡放电产生臭氧，臭氧与来自稀释风机的空气进行混合稀释后进入臭氧喷射混合系统，喷入烟道反应器与烟气进行脱硝反应，最后氧化后的烟气成分进入电厂脱硫塔，完成洗涤吸收过程，实现协同脱硫脱硝。整个系统的原料为水，能量来源于火电机组深度调峰以外的电负荷和热负荷，最终可以实现燃煤机组在深度调峰下的NOx超低排放，同时获得具有高附加值的氢气产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、热化学硫碘循环制氢系统所需的电负荷及热负荷与电厂燃煤机组提供的热源相匹配，可以直接使用火电机组深度调峰以外的电负荷和热负荷。
2、在电厂锅炉深度调峰过程中，将锅炉富余的电能和热能转化为氢能，提高电厂的稳定性、安全性及经济性。
3、活性分子臭氧脱硝技术中空分制氧设备运行成本占约40％，利用热化学硫碘循环水分解制氢技术副产物氧气作为活性分子的富氧源，降低了活性分子臭氧脱硝技术的成本。
附图说明
图1为本发明的装置和工艺流程图；
附图标记：1-洗气回料罐；2-Bunsen反应釜；3-液液分离罐；4-H2SO4纯化塔；5-H2SO4蒸馏塔；6-H2SO4分解器；7-H2SO4冷凝器；8-氧气净化系统；9-HI纯化塔；10-电渗析HI浓缩装置；11-HI精馏塔；12-HI分解器；13-HI冷凝器；14-氢气净化系统；15-压缩机；16-高压储氢罐；17-压缩机；18-氧气储罐；19-臭氧发生器；20-稀释风机；21-臭氧喷射混合系统；22-锅炉系统；23-电厂烟道除尘器；24-引风机；25-烟道反应器；26-电厂脱硫塔；27-电厂烟囱。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的一种热化学循环耦合活性分子脱硝的燃煤电厂制氢及超低排放装置。包括热化学硫碘循环制氢部分和活性分子臭氧脱硝部分，热化学硫碘循环制氢部分包括洗气回料罐1，洗气回料罐1连接Bunsen反应釜2，Bunsen反应釜2连接液液分离罐3，液液分离罐3分为上下层并分别连接H2SO4纯化塔4和HI纯化塔9，HI纯化塔9、电渗析HI浓缩装置10、HI精馏塔11、HI分解器12和HI冷凝器13依次连接，同时电渗析HI浓缩装置10的阳极和HI纯化塔9连接洗气回料罐1，HI精馏塔11底部和电渗析HI提纯装置10连接，HI冷凝器13氢气出口依次连接氢气净化系统14、压缩机15和高压储氢罐16，同时HI精馏塔11和HI冷凝器13连接电渗析HI浓缩装置10的阳极形成HI余液循环；
H2SO4纯化塔4、H2SO4蒸馏塔5、H2SO4分解器6和H2SO4冷凝器7依次相连，同时H2SO4纯化塔4和H2SO4蒸馏塔5还和洗气回料罐1连接，H2SO4分解器6连接H2SO4冷凝器7，冷凝器7分别连接H2SO4蒸馏塔5和洗气回料罐1，洗气回料罐1连接氧气净化系统8，氧气净化系统8连接压缩机17，压缩机17连接氧气储罐18。
活性分子臭氧脱硝部分包括臭氧喷射混合系统21；氧气储罐18连接臭氧发生器19，臭氧发生器19和稀释风机20连接臭氧喷射混合系统21，引风机24和臭氧喷射混合系统21连接烟道反应器25，锅炉系统22连接电厂烟道除尘器23，电厂烟道除尘器23连接引风机24，烟道反应器25连接电厂脱硫塔26，电厂脱硫塔26连接电厂烟囱27。
本发明还提供了一种热化学循环耦合活性分子脱硝的燃煤电厂制氢及超低排放方法的具体步骤如下：
(1)将火电机组深度调峰以外的电负荷和热负荷输入热化学硫碘循环水分解制氢系统，为系统中H2SO4分解器，HI分解器等装置提供所需的能量；
(2)将原料水输入洗气回料罐1，与与热化学硫碘制氢部分装置中循环的原料二氧化硫、碘单质和未反应完的水进行充分混合，进入Bunsen反应釜2，在333～393K下发生反应，产生HIx相和H2SO4相，其反应化学方程式如下：
(3)Bunsen反应釜2反应完成后，将产物输入液液分离罐3中，通过静置沉降使HIx相和H2SO4相分离；
(4)液液分离罐3中重质相HIx溶液先进入HI纯化塔9，发生Bunsen反应的逆反应，除去所含的硫酸杂质，并将产生的SO2、I2和H2O引回洗气回料罐1；
(5)纯化后的HIx相溶液流分成均等的两股送至电渗析HI浓缩装置10的阳极和阴极，阳极池产生的低浓度HI溶液引回洗气回料罐1，阴极池产生的高浓度HI溶液则被送入HI精馏塔11进行精馏；
(6)HI精馏塔11塔顶精馏出HI送入573～773K的HI分解器12，分解为I2蒸气和H2，随后进入HI冷凝器13冷凝。H2经过氢气净化系统14和压缩机15存入高压储氢罐16，冷凝后的含碘HI溶液循环回电渗析HI浓缩装置10。同时，HI精馏塔11塔底的HIx溶液亦循环回电渗析HI浓缩装置10。
(7)液液分离罐3中轻质相H2SO4相先进入硫酸纯化塔4进行纯化反应，脱除物料中所含的少量HI，生成的SO2、I2和H2O送回洗气回料罐1；
(8)纯化后的硫酸溶液经H2SO4蒸馏塔5浓缩到65％浓度，送入H2SO4分解器6，排出的水蒸气送回洗气回料罐1；
(9)H2SO4分解器6在673～773K的硫酸分解段将硫酸分解为SO3和H2O，且H2O和SO3均转变成气态，SO3于923～1123K在催化剂作用下分解为SO2和O2，生成的SO2和O2经由H2SO4冷凝器7冷却后送回洗气回料罐1，未分解的硫酸溶液经过冷凝器7循环回H2SO4蒸馏塔5；
(10)洗气回料罐1洗涤后的氧气送入氧气净化系统8，获得的高纯度氧气经压缩机17输入氧气储罐18，作为臭氧发生器19的富氧源；
(11)臭氧发生器19产生的臭氧首先与来自稀释风机20的空气进行混合，稀释后的臭氧混合气进入臭氧喷射混合系统21，喷入烟道反应器25，自锅炉系统22尾部烟道排出的烟气经电厂烟道除尘器23除尘后，通过引风机24送入烟道反应器25，与臭氧进行反应；
(12)反应后的烟气进入电厂脱硫塔26，实现协同脱硫脱硝，最后通过电厂烟囱27完成超低排放。
本发明最大的创新之处是将热化学硫碘循环水分解制氢技术与活性分子臭氧脱硝技术相耦合，同时整个系统所需能量均来自火电机组深度调峰以外的电负荷和热负荷，此举极大地降低了制氢和脱硝成本，并显著提高了电厂的稳定性、安全性和经济性。
本发明采用热化学硫碘循环水分解制氢技术进行制氢，获得的氢气纯度大于99.99％，其包括Bunsen反应模块，H2SO4分解模块，HI分解模块，整个反应的原料为SO2、I2和H2O，其生成物为H2SO4和HI。为使得生成物能够顺利分层，反应需在过量I2和H2O条件下进行，其最优摩尔比为H2O:I2:SO2＝(13～15):(5～7):1。本发明中，为防止过量碘堵塞及副反应单质硫析出的问题，需对全程管道进行伴热，温度控制在360K。为提高H2SO4和HI的分解效率，H2SO4分解器6及HI分解器12中均填有相应催化剂。三大模块所需能量均来自火电机组深度调峰以外的电负荷和热负荷。
本发明中，洗气回料罐1洗涤后的氧气经过氧气净化系统8和压缩机17存入氧气储罐18，获得的氧气纯度大于95％；作为臭氧发生器19的富氧源，臭氧发生器19通过介质阻挡放电产生臭氧，并与来自稀释风机20的空气进行混合，稀释后的臭氧混合气进入臭氧喷射混合系统21，喷入烟道反应器25与经过电厂烟道除尘器23除尘的烟气进行反应，反应后的烟气进入电厂脱硫塔26，实现协同脱硫脱硝，最后通过电厂烟囱27完成超低排放，即电厂烟囱排放的烟气中NOx浓度达到超低排放标准，即小于50mg/Nm3。
以上描述解释了本发明的主要原理、基本特征和其优点，不能以此限定本发明实施的范围。上述说明书中描述的只是本发明的原理和特征，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有诸多的变化与改进，这些都在保护范围内。
Claims (6)
1.一种燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝方法，其特征在于，该方法是基于燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝装置而实现的，该装置包括热化学硫碘循环制氢部分和活性分子臭氧脱硝部分；
所述热化学硫碘循环制氢部分包括洗气回料罐，洗气回料罐两个出口端通过管道分别连接Bunsen反应釜和氧气净化系统入口端，氧气净化系统出口端连接压缩机；Bunsen反应釜出口端通过管道连接液液分离罐，液液分离罐包括上下两层，上下两层分别连接H2SO4相装置和HIx相装置；
所述H2SO4相装置包括H2SO4纯化塔，液液分离罐出口端连接H2SO4纯化塔入口端，H2SO4纯化塔顶部出口与H2SO4冷凝器共同连接至洗气回料罐入口端，H2SO4蒸馏塔顶部连接H2SO4分解器下部，H2SO4分解器上部连接H2SO4冷凝器入口端，H2SO4冷凝器出口端连接两个支路，一个支路与H2SO4纯化塔顶部共同连接至洗气回料罐入口端，另一支路与H2SO4纯化塔底部出口通过管路共同连接至H2SO4蒸馏塔底部入口；
所述HIx相装置包括HI纯化塔，液液分离罐出口端连接HI纯化塔入口端、HI纯化塔出口端连接电渗析HI浓缩装置，电渗析HI浓缩装置的阳极出口与HI纯化塔顶部共同连接至洗气回料罐；电渗析HI浓缩装置的阴极出口通过管路连接HI精馏塔，HI精馏塔塔顶出口通过管路依次连接HI分解器和HI冷凝器入口，HI冷凝器出口与两个支路相连，其中一个支路通过管路连接氢气净化系统、压缩机和高压储氢罐，另一个支路连接HI精馏塔底部入口；HI精馏塔底部及HI冷凝器底部和电渗析HI浓缩装置连接；
所述活性分子臭氧脱硝部分包括臭氧喷射混合系统；所述压缩机出口端通过管路依次连接氧气储罐、臭氧发生器并最终至臭氧喷射混合系统；臭氧发生器和稀释风机通过管路连接臭氧喷射混合系统，臭氧喷射混合系统通过管道连接烟道反应器，锅炉系统、电厂烟道除尘器和引风机依次通过管道相连并连接至烟道反应器入口端，烟道反应器出口端通过管道依次连接电厂脱硫塔和电厂烟囱；
所述燃煤电厂热化学水分解制氢耦合臭氧脱硝方法，包括以下步骤：
(1)火电机组将深度调峰以外的电负荷和热负荷输入热化学硫碘循环制氢H2SO4分解器，HI分解器中；
(2)热化学硫碘循环制氢部分产生的氢气经纯化后，存于高压储氢罐中用于出售；
(3)将制氢过程中的副产物O2纯化后，存于氧气储罐中作为活性分子臭氧脱硝流程中的富氧源；
(4)将氧气储罐中氧气通入臭氧发生器，同时将火电机组深度调峰以外的电负荷用于介质阻挡放电产生臭氧；
(5)将臭氧发生器生成的臭氧与来自稀释风机的空气进行混合，促进其在烟道反应器中的混合效果；
(6)稀释后的臭氧混合气经过臭氧供给系统进入臭氧喷射混合系统，喷入烟道反应器与烟气进行混合反应，将NOx氧化；
(7)氧化后的NOx，随SO2及其它烟气成分一同进入脱硫塔，完成洗涤吸收过程，实现协同脱硫脱硝并经过电厂烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下子步骤：
(a)将原料水输入洗气回料罐，与热化学硫碘制氢系统中循环的原料二氧化硫、碘单质、未反应完的水进行充分混合，进入Bunsen反应釜，在333～393K下发生反应，产生HIx相和H2SO4相；
(b)Bunsen反应釜反应完成后，将产物输入液液分离罐中，通过静置沉降使HIx相和H2SO4相分离；
(c)液液分离罐中重质相HIx溶液先进入HI纯化塔，发生Bunsen反应的逆反应，除去所含的硫酸杂质，并将产生的SO2、I2和H2O引回洗气回料罐；
(d)纯化后的HIx相溶液流分成均等的两股送至电渗析HI浓缩装置的阳极和阴极，阳极池出口的HI溶液引回洗气回料罐，阴极池出口的HI溶液则被送入HI精馏塔进行精馏；
(e)HI精馏塔塔顶精馏出的HI送入573～773K的HI分解器，分解为I2蒸气和H2，随后进入HI冷凝器冷凝；H2经过氢气净化系统和压缩机存入高压储氢罐。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在反应步骤(a)中，H2O、I2和SO2的摩尔比为：(13～15):(5～7):1；反应全程管道进行伴热，温度控制在360K；H2SO4分解器及HI分解器中均设有催化剂。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(e)后还有以下子步骤：
(f)冷凝后的含碘HI溶液循环回电渗析HI浓缩装置，HI精馏塔塔底的HIx溶液亦循环回电渗析HI浓缩装置；
(g)液液分离罐中轻质相H2SO4相先进入硫酸纯化塔进行纯化反应，脱除物料中所含的HI，生成的SO2、I2和H2O送回洗气回料罐；
(h)纯化后的硫酸溶液经H2SO4蒸馏塔浓缩到65％浓度，送入H2SO4分解器，排出的水蒸气送回洗气回料罐；
(i)H2SO4分解器在673～773K的硫酸分解段将硫酸分解为SO3和H2O，且H2O和SO3均转变成气态，SO3于923～1123K在催化剂作用下分解为SO2和O2，生成的SO2和O2经由H2SO4冷凝器冷却后送回洗气回料罐，未分解的硫酸溶液经过冷凝器循环回H2SO4蒸馏塔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)纯化是指洗气回料罐洗涤后的氧气送入氧气净化系统，经净化得到的氧气经压缩机输入氧气储罐。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：整个工艺流程所需的能量来自燃煤机组800～1500K高温烟气或者350～900K高温蒸汽。
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