CN210176453U - 一种火电厂热解制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型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，其中：所述气化炉用于将垃圾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；所述火电厂热解气制氢系统的入料部为垃圾储坑，所述垃圾储坑用于存储垃圾，使得垃圾在垃圾储坑中进行堆积渗滤。

Description

一种火电厂热解制氢系统

技术领域

本实用新型属于热解气化制氢领域，具体为利用电站锅炉烟气或水蒸汽热解垃圾制氢。

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中改进实用新型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实用新型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。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种火电厂热解制氢系统，将垃圾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，本实用新型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：

所述气化炉用于将垃圾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；所述火电厂热解气制氢系统的入料部为垃圾储坑，所述垃圾储坑用于存储垃圾，使得垃圾在垃圾储坑中进行堆积渗滤；所述火电厂热解气制氢系统还包括抓斗，所述抓斗将垃圾储坑中的垃圾抓起运送至气化炉的进料口中，气化炉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中，由气体净化及分离装置分离出氢气，将废气输入到电站锅炉中。

较佳的，在所述电站锅炉的废气排出口上，设置废气处理装置，烟气通过废气处理装置，净化为达标废气。

较佳的，所述废气处理装置包括烟气处理装置、活性炭吸附装置和除尘器，所述烟气处理装置、活性炭吸附装置和除尘器依次连接。

较佳的，所述气化炉包括干燥装置、热解气化室和二燃室，所述干燥装置与气化炉的进料口连接，用于接收从进料口投入的垃圾，对所述垃圾进行干燥；所述干燥装置与热解气化室连接，所述热解气化室接收从干燥装置输送的干燥垃圾，进行热解气化；

较佳的，所述热解气化室还分别与混合气出气口和二燃室连接，所述热解气化室向混合气出气口输送可燃热解气、烟气和氢气，向二燃室输送热解后物质进行进一步燃烧，生成无害灰渣。

较佳的，所述二燃室与气化炉的排渣口连接，用于向排渣口排放无害灰渣；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。

较佳的，所述废气处理装置还包括空气预热器，所述空气预热器连接在烟气处理装置和活性炭吸附装置之间；所述空气预热器还分别连接电站锅炉和二燃室。

较佳的，所述垃圾储坑还与空气预热器连接，所述垃圾储坑中生成的负压除臭气体能够通入到空气预热器中，对流经空气预热器中的废气进行除臭。

较佳的，所述火电厂热解气制氢系统还包括渗滤液池，所述渗滤液池一方面与垃圾储坑连接，另一方面与电站锅炉连接，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中，渗滤液池中的所述渗滤液通入到电站锅炉中，对渗滤液进行高温燃烧无害化处理。

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。本实用新型的有益效果是：

(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)利用锅炉烟气或汽轮机抽汽对垃圾进行干燥，降低了整个热解工艺耗能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型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为本实用新型实施例二提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图4为本实用新型实施例四提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图5为本实用新型实施例五提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图6为本实用新型实施例六提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图7为本实用新型实施例七提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图8为本实用新型实施例八提供的一种火电厂热解制氢系统结构示意图；

图9为本实用新型实施例九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实用新型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；进料口14；排渣口15。

通过上述附图标记说明，结合本实用新型的实施例，可以更加清楚的理解和说明本实用新型的技术方案。

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实用新型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、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型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，尽管在本实用新型可能采用术语第一、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，在不脱离本实用新型范围的情况下，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实用新型进行详细描述。

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用于将垃圾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。所述气化炉1与火电厂的汽轮机相连接，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，所述火电厂包括省煤器、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内再热器、省煤器、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。所述气化炉包括垃圾进料口和排渣口，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，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。

进一步的，所述热解原料垃圾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

如图2所示，在实施例一的基础上，所述火电厂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，本实用新型中，产生的烟气能够通过高温烟气引出管引入到气化炉1中。

实施例三

如图3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。

实施例四

如图4所示，在实施例三的基础上，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。

实施例五

如图5所示，在实施例二的基础上，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。

实施例六

如图6所示，在实施例五的基础上，附加实施例四中所述烟气处理装置1021、活性炭吸附装置1023和除尘器1024。

实施例七

如图7所示，在实施例六的基础上，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。

实施例八

如图8所示，在实施例七的基础上，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。

实施例九

如图9所示，在实施例八的基础上，所述火电厂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。

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

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：

所述气化炉用于将垃圾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；所述火电厂热解气制氢系统的入料部为垃圾储坑，所述垃圾储坑用于存储垃圾，使得垃圾在垃圾储坑中进行堆积渗滤；所述火电厂热解气制氢系统还包括抓斗，所述抓斗将垃圾储坑中的垃圾抓起运送至气化炉的进料口中，气化炉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中，由气体净化及分离装置分离出氢气，将废气输入到电站锅炉中。

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，在所述电站锅炉的废气排出口上，设置废气处理装置，烟气通过废气处理装置，净化为达标废气。

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，所述废气处理装置包括烟气处理装置、活性炭吸附装置和除尘器，所述烟气处理装置、活性炭吸附装置和除尘器依次连接。

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，所述气化炉包括干燥装置、热解气化室和二燃室，所述干燥装置与气化炉的进料口连接，用于接收从进料口投入的垃圾，对所述垃圾进行干燥；所述干燥装置与热解气化室连接，所述热解气化室接收从干燥装置输送的干燥垃圾，进行热解气化。

5.根据权利要求4所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述热解气化室还分别与混合气出气口和二燃室连接，所述热解气化室向混合气出气口输送可燃热解气、烟气和氢气，向二燃室输送热解后物质进行进一步燃烧，生成无害灰渣。

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，所述二燃室与气化炉的排渣口连接，用于向排渣口排放无害灰渣；所述无害灰渣通过填埋方式处理。

7.根据权利要求3所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述废气处理装置还包括空气预热器，所述空气预热器连接在烟气处理装置和活性炭吸附装置之间；所述空气预热器还分别连接电站锅炉和二燃室。

8.根据权利要求7所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述垃圾储坑还与空气预热器连接，所述垃圾储坑中生成的负压除臭气体能够通入到空气预热器中，对流经空气预热器中的废气进行除臭。

9.根据权利要求8所述的一种火电厂热解制氢系统，其特征在于，所述火电厂热解气制氢系统还包括渗滤液池，所述渗滤液池一方面与垃圾储坑连接，另一方面与电站锅炉连接，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中，渗滤液池中的所述渗滤液通入到电站锅炉中，对渗滤液进行高温燃烧无害化处理。

10.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。

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