CN211394377U - 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：所述气化炉用于将生物质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。所述生物质经过气化炉热解气化后，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将氢气分离，剩余的废气通过废气回流管输入到电站锅炉中，同时，在气化炉的排渣口中生成生物质炭。

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和水蒸气热解生物质制氢。

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及制氢方法，将生物质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：

所述气化炉用于将生物质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。所述生物质经过气化炉热解气化后，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将氢气分离，剩余的废气通过废气回流管输入到电站锅炉中，同时，在气化炉的排渣口中生成生物质炭。

较佳的，所述火电厂热解气制氢系统还包括生物质提取液容器，所述生物质提取液容器与气体净化及分离装置连接；所述气体净化及分离装置能够从气化炉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中。

较佳的，所述火电厂热解气制氢系统还包括热水容器和供热网，所述热水容器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连接。

较佳的，所述火电厂热解气制氢系统还包括燃气锅炉，所述燃气锅炉与废气回流管连接，废气回流管中的生物质可燃气进入所述燃气锅炉中进行燃烧，生成蒸汽。

较佳的，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。

较佳的，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.

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。

本实用新型的有益效果是：

(1)利用生物质进行制氢，合理利用了生物质材料。

(2)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。

(3)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。

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具体示意图；

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具体示意图；

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具体示意图。

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；阀门11；入料部12；气化炉1；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。

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用于将生物质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，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。所述气化炉包括生物质进料口和排渣口，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。

进一步的，所述热解原料生物质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

所述火电厂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。

实施例三

如图2所示，在实施例五的基础上，所述火电厂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。

实施例四

如图3所示，在实施例六的基础上，所述火电厂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。

实施例五

如图4所示，在实施例七的基础上，所述火电厂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。

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 (7)

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：

所述气化炉用于将生物质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，所述电站锅炉、气化炉、气体净化及分离装置依次首尾连接，所述气化炉与火电厂的汽轮机相连接，所述生物质经过气化炉热解气化后，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将氢气分离，剩余的废气通过废气回流管输入到电站锅炉中，同时，在气化炉的排渣口中生成生物质炭，所述火电厂热解气制氢系统还包括生物质提取液容器，所述生物质提取液容器与气体净化及分离装置连接；所述气体净化及分离装置能够从气化炉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，所述火电厂热解气制氢系统还包括热水容器和供热网，所述热水容器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连接。

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，所述火电厂热解气制氢系统还包括燃气锅炉，所述燃气锅炉与废气回流管连接，废气回流管中的生物质可燃气进入所述燃气锅炉中进行燃烧，生成蒸汽。

4.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。

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。

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。

7.根据权利要求6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。

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