CN113280322A - 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 - Google Patents
一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113280322A CN113280322A CN202110567240.XA CN202110567240A CN113280322A CN 113280322 A CN113280322 A CN 113280322A CN 202110567240 A CN202110567240 A CN 202110567240A CN 113280322 A CN113280322 A CN 113280322A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluidized bed
- bed boiler
- circulating fluidized
- hydrogen production
- circulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
- F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07001—Injecting synthetic air, i.e. a combustion supporting mixture made of pure oxygen and an inert gas, e.g. nitrogen or recycled fumes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
Abstract
本发明公开了一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统,深度调峰时,将一部分烟气作为循环烟气,将一部分循环烟气与空气或氧气混合获得一次风,将一次风作为流化风从炉膛下部进入炉膛,将另一部分循环烟气与氧气混合获得二次风,将二次风从炉膛上部送入炉膛;一次风中的氧气含量低于空气中的氧气含量,二次风中的氧气含量高于空气中的氧气含量;用于混合的氧气来自于电解水制氢工序;电解水制氢工序中采用废电进行电解水制氢。本发明能够有效解决循环流化床机组在深度调峰时的炉内流态化安全性问题、炉内氮氧化物的原始生成量增加、烟气中二氧化碳浓度较低等问题,从而提高循环流化床锅炉发电机组的深度调峰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
氢能作为前景广阔的清洁能源得到了广泛的利用,电解水制氢技术可得到纯度极高的氢气,但是制氢成本中电耗成本占比高达70~80%,因此电价对制氢成本起到决定性作用。基于上述原因,利用可再生能源产生的弃电进行电解水制氢已经成为一种低成本的电解水制氢选择。现有申请号为201711464777.3的专利(一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统)、申请号为201910906136.1的专利(一种电解水制氢耦合锅炉富氧燃烧系统)、申请号为201911412301.4的专利(一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统)均提出将廉价电能制氢和锅炉富氧燃烧技术结合从而实现低成本制氢和较高的锅炉燃烧效率。
然而经过发明人研究发现,上述现有技术是基于常规煤粉锅炉发电工艺的改进,为了维持电网电量的供需平衡,通常需要对锅炉进行深度调峰。循环流化床锅炉不同于常规煤粉锅炉,由于循环流化床锅炉中的物料在炉内停留时间较长,因此循环流化床炉膛中的燃烧惯性和床料热惯性较大,导致循环流化床锅炉发电机组具有热惯性大的特点,改变燃料的添加量难以迅速改变锅炉负荷,因此循环流化床锅炉降负荷速率和升负荷速率均受到热惯性的影响,从而限制了循环流化床锅炉的深度调峰性能。
发明内容
发明人进一步研究发现,循环流化床锅炉的发电机组在深度调峰过程中,需要降低给煤量和风量,进行低负荷运行,由于只有流化风量满足最小流化风量要求才能使床料流化,而流化风量降低会导致炉内以煤灰为主要成分的床料流化困难,因此导致深度调峰过程存在炉内流态化安全性问题。
同时,由于低负荷运行,需要降低给煤量和风量,导致炉膛下部密相区焦炭氮容易生成氮氧化物,难以控制氮氧化物的生成,增加烟气脱硝压力。
另外,低负荷运行时,过量空气系数较满负荷运行时大(由1.1~1.2增大为1.3~1.4),这使得烟气中二氧化碳浓度相对降低,从而难以对烟气中二氧化碳进行富集和捕集。
为了解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统,本发明能够有效解决炉内流态化安全性问题、炉内氮氧化物的原始生成量增加、烟气中二氧化碳浓度较低等问题,从而提高循环流化床锅炉发电机组的深度调峰能力。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一方面,一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,包括电解水制氢工序和循环流化床锅炉燃烧发电工序;
深度调峰时,提取循环流化床锅炉燃烧发电工序的一部分烟气作为循环烟气,将一部分循环烟气与空气或氧气混合获得一次风,将一次风作为流化风从炉膛下部进入炉膛,将另一部分循环烟气与氧气混合获得二次风,将二次风从炉膛上部送入炉膛;一次风中的氧气含量低于空气中的氧气含量,二次风中的氧气含量高于空气中的氧气含量;
用于混合的氧气来自于电解水制氢工序;电解水制氢工序中采用废电进行电解水制氢,所述废电包括深度调峰时的超发电量。
本发明将循环流化床发电机组在执行电网降负荷指令时由于热惯性产生的超发电量直接用于电解水制氢,此时超发电量便可不上网,从而实现循环流化床发电机组降负荷时的上网电量满足电网的要求,同时生产高附加值产品氢气和氧气。
本发明将循环流化床机组与电解水制氢系统耦合并加入烟气再循环技术,利用部分循环烟气和空气或电解水制取的氧气组成的含氧量低于21%的一次风(一次风不可全为循环烟气,因为烟气再循环会导致烟气量增大,排烟温度升高,排烟热损失增加,因此要控制再循环烟气量),相比于全空气作为一次风,本方案在不增加一次风氧含量的基础上增大一次风量,从而在解决流态化安全性问题的同时也在炉膛下部营造还原性气氛,抑制氮氧化物的生成(主要抑制炉膛下部密相区焦炭氮生成氮氧化物)。另一部分循环烟气与电解水制取的氧气组成的含氧量高于21%的二次风,实现炉膛上部的氧化性气氛,实现深度调峰低负荷下的高燃烧效率。本发明利用循环烟气和电解水制取的氧气分别营造烟气含氧量低于21%和高于21%的一次风和二次风,从而控制炉膛下部氮氧化物的生成和实现炉内煤粉的高效燃烧。利用循环烟气循环参与燃烧过程,实现烟气中二氧化碳的富集,方便后期的捕集;当循环烟气中二氧化碳浓度达到一定程度后,对循环烟气进行碳捕集,将捕集的二氧化碳进行封存或再利用。
另一方面,一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,包括电解水制氢单元、循环流化床锅炉燃烧发电单元、一次风混合器和二次风混合器;
一次风混合器的进口连接尾部烟道,一次风混合器的进口还连接空气源和/或氧气源,一次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛下部的一次风进口;
二次风混合器的进口连接尾部烟道和氧气源,二次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛上部的二次风进口;
所述尾部烟道、所述循环流化床锅炉属于循环流化床锅炉燃烧发电单元;所述氧气源属于电解水制氢单元;循环流化床锅炉燃烧发电单元深度调峰时的超发电量作为电解水制氢单元的电能。
通过混合器能够对空气或氧气进行预热,从而避免熄灭炉火。
本发明的有益效果为:
1.本发明利用废电进行电解水工艺,降低了电解水的耗电成本,同时生产出高附加值工业原料—氢气和氧气,其消耗的废电有助于实现电网的削峰填谷。同时该过程将循环流化床机组超发电量不上网而用于电解水,可提高循环流化床机组降低上网电量的响应速度。电解水生产的氢气不仅可用于氢燃料电池、氢冷发电机、其它需要氢气的化工过程,还可以利用其强还原性直接进行烟气脱硝,或与本技术中烟道尾部富集后捕集的二氧化碳反应制取甲烷、甲醇等用于烟气脱硝。电解水生产得到的氧气可直接参与循环流化床锅炉的富氧燃烧过程,实现了电解水工艺的产物全利用。
2.本发明循环流化床锅炉在低负荷运行时通过烟气再循环有效提高流化风速,保障炉膛下部密相区物料的流化,有效解决深度调峰期间的流态化安全性问题。循环流化床锅炉的一次风由再循环烟气和空气或电解水产生的氧气混合而成,可得到低氧含量(低于21%)的一次风,因此在炉膛下部形成还原性气氛,抑制循环流化床锅炉中氮氧化物的生成。二次风则由循环烟气与电解水产生的氧气混合而成,其氧含量较高(高于21%),从炉膛上部的二次风口进入炉膛,在炉膛上部形成氧化性气氛,可提高低负荷时燃料的燃烧效率。其中利用廉价电制取的氧气与循环烟气混合实现富氧燃烧,极大降低了传统富氧燃烧技术中制氧过程的成本。
3.本发明烟气再循环抽取一定量尾部烟道内的烟气,用于组成循环流化床锅炉的一次风和二次风。随着再循环烟气的循环次数增加,循环烟气中的二氧化碳浓度将不断升高至趋于稳定,有效实现了烟气中二氧化碳的富集,有利于后续的碳捕集和封存处理工作,减少碳排放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺流程图;
图2为本发明实施例2的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺流程图;
图3为本发明实施例3的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺流程图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明所述的废电不仅可以包括机组在需要降负荷时的非上网电量(即深度调峰时的超发电量),还可以包括可再生能源(太阳能、风能等)发电产生的弃电、电网用电波谷时的廉价电等。
深度调峰是电网根据用户用电需求对循环流化床发电机组下达的指令,即要求循环流化床发电机组按照一定的速度提高或降低发电量,从而维持电网电量的供需平衡。
本发明所述的超发电量是循环流化床机组实际发电量与电网要求上网电量之间差值电量。
为适应电力生产的灵活性,循环流化床机组要频繁承担深度调峰任务,其深度调峰性能由低负荷能力和变负荷能力两方面决定。目前循环流化床锅炉最低可在20%满负荷下运行,但是低负荷期间较低的给煤量和风量会严重威胁炉内的流态化安全性,因此这也限制了循环流化床锅炉运行负荷的进一步降低。同时由于循环流化床锅炉具有热惯性大的特点,因此其变负荷速率较慢,限制了其快速响应能力的进一步提升。并且低负荷时其氮氧化物的炉内生成量增大,烟气中二氧化碳浓度也较低导致后期难以大规模捕集,本发明提出了一种弃电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统。
本发明的一种典型实施方式,提供了一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,包括电解水制氢工序和循环流化床锅炉燃烧发电工序;
深度调峰时,提取循环流化床锅炉燃烧发电工序的一部分烟气作为循环烟气,将一部分循环烟气与空气或氧气混合获得一次风,将一次风作为流化风从炉膛下部进入炉膛,将另一部分循环烟气与氧气混合获得二次风,将二次风从炉膛上部送入炉膛;一次风中的氧气含量低于空气中的氧气含量,二次风中的氧气含量高于空气中的氧气含量;
用于混合的氧气来自于电解水制氢工序;电解水制氢工序中采用废电进行电解水制氢,所述废电包括深度调峰时的超发电量。
本发明将电解水制取得到的氧气与部分循环烟气混合后作为二次风进入循环流化床锅炉炉膛,在炉膛上部形成氧化性气氛,进行富氧燃烧,从而提高深度调峰期间循环流化床锅炉的燃烧效率。循环流化床锅炉富氧燃烧部分通过抽取尾部烟道的部分烟气进行再循环,循环烟气与空气或电解水制取的氧气混合,形成氧含量较低(低于21%)的一次风作为流化风进入炉膛,使炉膛下部形成还原性气氛,抑制炉内氮氧化物生成。由于一次风的流量增大,所以流化风速得到提高,可有效保障深度调峰期间循环流化床锅炉炉膛下部密相区循环物料的流化。当循环烟气中二氧化碳浓度达到一定程度后,对循环烟气进行碳捕集,将捕集的二氧化碳进行封存或再利用。
本发明所述的循环流化床锅炉燃烧发电工序,通常过程为采用循环流化床锅炉燃烧,产生的蒸汽用于发电机组发电;燃烧产生的烟气先经过气固分离,固相再进入循环流化床锅炉的炉膛内,气相经过脱硝后由烟囱排放。
本发明所述的电解水制氢工序采用常规电解水制氢装置进行制备氢气和氧气。
该实施方式的一些实施例中,所述废电还包括可再生能源发电产生的弃电和/或电网用电波谷时的廉价电。能够进一步降低电解水制氢的成本。
该实施方式的一些实施例中,将电解水制氢单元制备的部分氢气用于烟气脱硝处理。降低烟气脱硝的成本。
该实施方式的一些实施例中,将循环烟气中富集的二氧化碳进行捕集。能够减少二氧化碳的排放。
在一种或多种实施例中,将捕集的二氧化碳作为原料与氢气反应制备甲烷和/或甲醇。
在一种或多种实施例中,将甲烷用于烟气脱硝处理。
本发明的另一种实施方式,提供了一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,包括电解水制氢单元、循环流化床锅炉燃烧发电单元、一次风混合器和二次风混合器;
一次风混合器的进口连接尾部烟道,一次风混合器的进口还连接空气源和/或氧气源,一次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛下部的一次风进口;
二次风混合器的进口连接尾部烟道和氧气源,二次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛上部的二次风进口;
所述尾部烟道、所述循环流化床锅炉属于循环流化床锅炉燃烧发电单元;所述氧气源属于电解水制氢单元;循环流化床锅炉燃烧发电单元深度调峰时的超发电量作为电解水制氢单元的电能。
本发明所述的循环流化床锅炉燃烧发电单元包括循环流化床锅炉和发电机组,循环流化床锅炉产生的蒸汽用于发电机组发电,循环流化床锅炉的烟气出口通过烟道连接烟囱,烟道按照烟气流向依次安装高温分离器、脱硝装置。脱硝装置与烟囱之间的烟道为尾部烟道。
本发明所述的电解水制氢单元包括电解水制氢装置。
该实施方式的一些实施例中,电网用电波谷时的廉价电作为电解水制氢单元的电能。
该实施方式的一些实施例中,还包括可再生能源发电单元,可再生能源发电单元产生的弃电作为电解水制氢单元的电能。
该实施方式的一些实施例中,电解水制氢单元的氢气出口连接脱硝装置的还原气体进口,所述脱硝装置属于循环流化床锅炉燃烧发电单元。
该实施方式的一些实施例中,包括碳捕集装置,碳捕集装置的进口连接尾部烟道。用于捕集二氧化碳。
在一种或多种实施例中,包括甲烷合成装置和/或甲醇合成装置,甲烷合成装置和/或甲醇合成装置的氢气进口连接电解水制氢单元的出口,甲烷合成装置和/或甲醇合成装置的二氧化碳进口连接碳捕集装置的出口。
本发明中合成甲烷的原理为二氧化碳的甲烷化反应,主要反应过程为二氧化碳与氢气反应生成甲烷和水。
本发明中合成甲醇的主要反应过程为二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水。
在一种或多种实施例中,甲烷合成装置的甲烷出口连接脱硝装置的还原气体进口。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,如图1所示,电解水制氢部分在白天可利用太阳能光伏或光热发电产生的弃电、在夜晚可利用电网用电波谷时的廉价电进行电解水制取氢气和氧气,同时在深度调峰期间利用机组自身超发的非上网电量进行电解水制取氢气和氧气。制取得到的氢气用于氢燃料电池、氢冷发电机、其它化工行业。电解水制取得到的氧气可通过二次风混合器与再循环烟气混合后作为二次风进入循环流化床炉膛,在炉膛上部形成氧化性气氛,从而提高深度调峰期间循环流化床锅炉的燃烧效率。
循环流化床锅炉富氧燃烧部分通过抽取尾部烟道的部分烟气进行再循环,循环烟气一部分通过一次风混合器与空气混合(一部分循环烟气与空气的体积比为1:0.3~0.5),形成氧含量较低的一次风作为流化风进入炉膛,使炉膛下部形成还原性气氛,抑制氮氧化物生成。由于一次风的流量增大,所以流化风速得到提高,可有效保障深度调峰期间炉膛下部密相区循环物料的流化。另一部分循环烟气通过二次风混合器与电解水制取的氧气混合(另一部分循环烟气与氧气的体积比为0.1~0.2:1)形成氧含量较高的二次风从炉膛上部送入炉膛,实现炉膛上部的氧化性气氛,最终使送入炉膛的一二次风平均氧含量范围为21.2~27%,最高可将深度调峰低负荷下的锅炉燃烧效率提升4%。当循环烟气中二氧化碳浓度达到80~90%(干烟气下测定)时,对循环烟气进行碳捕集,将捕集的二氧化碳进行封存或再利用。
实施例2
一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,如图2所示,电解水制氢部分在白天可利用太阳能光伏或光热发电产生的弃电、在夜晚可利用电网用电波谷时的廉价电进行电解水制取氢气和氧气,同时在深度调峰期间利用机组自身超发的非上网电量进行电解水制取氢气和氧气。制取得到的氢气一部分用于氢燃料电池、氢冷发电机、其它化工行业,另一部分用于烟气脱硝。电解水制取得到的氧气可通过二次风混合器与再循环烟气混合后作为二次风进入循环流化床炉膛,在炉膛上部形成氧化性气氛,从而提高深度调峰期间循环流化床锅炉的燃烧效率。
循环流化床锅炉富氧燃烧部分通过抽取尾部烟道的部分烟气进行再循环,循环烟气一部分通过一次风混合器与空气混合(一部分循环烟气与空气的体积比为1:0.3~0.5),形成氧含量较低的一次风作为流化风进入炉膛,使炉膛下部形成还原性气氛,抑制氮氧化物生成。由于一次风的流量增大,所以流化风速得到提高,可有效保障深度调峰期间炉膛下部密相区循环物料的流化。另一部分循环烟气通过二次风混合器与电解水制取的氧气混合(另一部分循环烟气与氧气的体积比为0.1~0.2:1)形成氧含量较高的二次风从炉膛上部送入炉膛,实现炉膛上部的氧化性气氛,最终使送入炉膛的一二次风平均氧含量范围为21.2~27%,最高可将深度调峰低负荷下的锅炉燃烧效率提升4%。当循环烟气中二氧化碳浓度达到80~90%(干烟气下测定)时,对循环烟气进行碳捕集,将捕集的二氧化碳进行封存或再利用。
实施例3
一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,如图3所示,电解水制氢部分利用循环流化床机组降负荷时机组自身超发的非上网电量进行电解水制取氢气和氧气,提高机组对上网电量的响应速度。制取得到的氢气可直接加入循环流化床锅炉分离器后的烟道中利用其强还原性进行脱硝,也可将其与烟气再循环富集后捕集得到的二氧化碳反应生成甲烷或甲醇,将利用甲烷进行烟气脱硝。电解水制取得到的氧气可通过二次风混合器与再循环烟气混合后作为二次风进入循环流化床炉膛,在炉膛上部形成氧化性气氛,从而提高深度调峰期间循环流化床锅炉的燃烧效率。
循环流化床锅炉富氧燃烧部分通过抽取尾部烟道的部分烟气进行再循环,循环烟气一部分通过一次风混合器与电解水制取的氧气混合(一部分循环烟气与氧气的体积比为1:0.15~0.25),形成氧含量较低的一次风作为流化风进入炉膛,使炉膛下部形成还原性气氛,抑制氮氧化物生成。由于一次风的流量增大,所以流化风速得到提高,可有效保障深度调峰期间炉膛下部密相区循环物料的流化。另一部分循环烟气通过二次风混合器与电解水制取的氧气混合(另一部分循环烟气与氧气的体积比为0.1~0.2:1)形成氧含量较高的二次风从炉膛上部送入炉膛,实现炉膛上部的氧化性气氛,最终使送入炉膛的一二次风平均氧含量范围为21.2~27%,最高可将深度调峰低负荷下的锅炉燃烧效率提升4%。当循环烟气中二氧化碳浓度达到80~90%(干烟气下测定)时,对循环烟气进行碳捕集,将捕集的二氧化碳进行封存或再利用。二氧化碳的再利用方案之一是与电解水制取的氢气反应生成甲烷或甲醇,然后产生的甲烷用于烟气脱硝。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,其特征是,包括电解水制氢工序和循环流化床锅炉燃烧发电工序;
深度调峰时,提取循环流化床锅炉燃烧发电工序的一部分烟气作为循环烟气,将一部分循环烟气与空气或氧气混合获得一次风,将一次风作为流化风从炉膛下部进入炉膛,将另一部分循环烟气与氧气混合获得二次风,将二次风从炉膛上部送入炉膛;一次风中的氧气含量低于空气中的氧气含量,二次风中的氧气含量高于空气中的氧气含量;
用于混合的氧气来自于电解水制氢工序;电解水制氢工序中采用废电进行电解水制氢,所述废电包括深度调峰时的超发电量。
2.如权利要求1所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,其特征是,所述废电还包括可再生能源发电产生的弃电和/或电网用电波谷时的廉价电。
3.如权利要求1所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,其特征是,将电解水制氢单元制备的部分氢气用于烟气脱硝处理。
4.如权利要求1所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,其特征是,将循环烟气中富集的二氧化碳进行捕集。
5.如权利要求4所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺,其特征是,将捕集的二氧化碳作为原料与氢气反应制备甲烷和/或甲醇;
或,将甲烷用于烟气脱硝处理。
6.一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,其特征是,包括电解水制氢单元、循环流化床锅炉燃烧发电单元、一次风混合器和二次风混合器;
一次风混合器的进口连接尾部烟道,一次风混合器的进口还连接空气源和/或氧气源,一次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛下部的一次风进口;
二次风混合器的进口连接尾部烟道和氧气源,二次风混合器出口连接循环流化床锅炉炉膛上部的二次风进口;
所述尾部烟道、所述循环流化床锅炉属于循环流化床锅炉燃烧发电单元;所述氧气源属于电解水制氢单元;循环流化床锅炉燃烧发电单元深度调峰时的超发电量作为电解水制氢单元的电能。
7.如权利要求6所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,其特征是,电网用电波谷时的廉价电作为电解水制氢单元的电能。
或,还包括可再生能源发电单元,可再生能源发电单元产生的弃电作为电解水制氢单元的电能。
8.如权利要求6所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,其特征是,电解水制氢单元的氢气出口连接脱硝装置的还原气体进口,所述脱硝装置属于循环流化床锅炉燃烧发电单元。
9.如权利要求6所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,其特征是,包括碳捕集装置,碳捕集装置的进口连接尾部烟道。
10.如权利要求9所述的废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的系统,其特征是,包括甲烷合成装置和/或甲醇合成装置,甲烷合成装置和/或甲醇合成装置的氢气进口连接电解水制氢单元的出口,甲烷合成装置和/或甲醇合成装置的二氧化碳进口连接碳捕集装置的出口;
或,甲烷合成装置的甲烷出口连接脱硝装置的还原气体进口。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110567240.XA CN113280322A (zh) | 2021-05-24 | 2021-05-24 | 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110567240.XA CN113280322A (zh) | 2021-05-24 | 2021-05-24 | 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113280322A true CN113280322A (zh) | 2021-08-20 |
Family
ID=77281147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110567240.XA Pending CN113280322A (zh) | 2021-05-24 | 2021-05-24 | 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113280322A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011511259A (ja) * | 2008-02-08 | 2011-04-07 | フォスター ホイーラー エナージア オサケ ユキチュア | 酸素燃焼流動床反応器及びこのような反応器の作動方法 |
CN206207405U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 湖南思为能源环保工程有限公司 | 一种低氮氧化物排放的循环流化床锅炉燃烧装置 |
CN108183495A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-19 | 赫普科技发展(北京)有限公司 | 一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统 |
CN209819527U (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 北京金茂绿建科技有限公司 | 一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统 |
CN211530761U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-18 | 国电龙源电力技术工程有限责任公司 | 一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统 |
-
2021
- 2021-05-24 CN CN202110567240.XA patent/CN113280322A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011511259A (ja) * | 2008-02-08 | 2011-04-07 | フォスター ホイーラー エナージア オサケ ユキチュア | 酸素燃焼流動床反応器及びこのような反応器の作動方法 |
CN206207405U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 湖南思为能源环保工程有限公司 | 一种低氮氧化物排放的循环流化床锅炉燃烧装置 |
CN108183495A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-19 | 赫普科技发展(北京)有限公司 | 一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统 |
CN209819527U (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 北京金茂绿建科技有限公司 | 一种基于电解水制氢的火电厂调峰系统 |
CN211530761U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-18 | 国电龙源电力技术工程有限责任公司 | 一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113350989A (zh) | 燃煤发电耦合可再生能源发电二氧化碳捕集方法及系统 | |
CN107829786B (zh) | 一种带污染物控制的近零排放煤气化发电系统及发电方法 | |
EP3359627B1 (en) | Sustainable energy system | |
Wen et al. | Design and analysis of biomass-to-ammonia-to-power as an energy storage method in a renewable multi-generation system | |
CN110690855A (zh) | 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源系统 | |
CN217763522U (zh) | 一种耦合绿氢制氨的天然气掺氨燃烧系统 | |
CN109004244A (zh) | 基于太阳能甲醇重整制氢的固体氧化物燃料电池联合系统 | |
CN208955118U (zh) | 一种基于固体氧化物电解池的固体氧化物燃料电池尾气处理系统 | |
CN208982172U (zh) | 一种零碳排放的三循环整体煤气化燃料电池发电系统 | |
CN208589494U (zh) | 基于太阳能甲醇重整制氢的固体氧化物燃料电池联合系统 | |
CN111748380A (zh) | 一种可再生孤网能源系统 | |
CN112725034A (zh) | 一种耦合生物质气化的可再生能源电转气系统 | |
CN109473702A (zh) | 一种固体氧化物燃料电池尾气处理系统以及处理方法 | |
CN113187571A (zh) | 一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法 | |
CN109659590A (zh) | 一种整体煤气化固体氧化物燃料电池发电系统及方法 | |
CN114262902A (zh) | 燃煤电厂碳捕集耦合电解水制氢联产化工品系统及方法 | |
CN106160240B (zh) | 一种储存和释放电能的系统和工艺 | |
CN106753579A (zh) | 一种固体热载体煤气化电力蓄能系统和方法 | |
CN1151574C (zh) | 熔融碳酸盐燃料电池蒸汽轮机联合发电系统 | |
CN219067873U (zh) | 一种新能源耦合火电制用氢和二氧化碳资源化利用系统 | |
CN113280322A (zh) | 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 | |
CN217362587U (zh) | 一种新能源驱动的富碳可再生燃烧循环系统 | |
CN215927488U (zh) | 一种富氧燃烧发电耦合系统 | |
CN113565681B (zh) | 一种使用电加热气化炉的耦合系统及其多能转化方法 | |
CN113790435B (zh) | 一种耦合燃煤机组及sofc的发电系统及其运行方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |