CN214701459U - 一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，从煤电机组热力循环中压缸排汽处引高温低品质蒸汽，由煤电机组电能出线端引电，在电解蒸汽装置内实现氢气和氧气的分离，降低制氢成本。本实用新型用煤电机组中压缸排汽为驱动汽源，在凝汽式蒸汽透平膨胀做功，拖动氢气压缩机，降低压缩耗功成本。将电解蒸汽装置出口的氢气余热、氧气余热，以及氢气压缩机出口的压缩热，在冷却器内传递给煤电机组凝结水泵出口低温水，回收原有技术中舍弃的“废热”，排挤低压缸回热系统抽汽，提升煤电机组热电经济性。

Description

一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统
技术领域
本实用新型属于电解高温蒸汽制氢和液化储氢系统技术领域，涉及一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统。
背景技术
随着社会经济快速发展，能源消费总量迅猛增长，引起资源安全、环境问题日益突出。然而一次能源呈富煤、贫油、少气的结构，能源结构单一，碳排放量大，且能源结构安全风险大。因此，无论从降低碳排放还是从平衡能源消费结构的角度来讲，大力发展风、光等新能源电力，非常必要且迫在眉睫。但是风、光等新能源分布和电力需求在地理上和时序上呈现逆向分布现象，除发展超高压直流输电、煤电机组灵活性改造以及储能技术外，新能源的“就地生产，就地消费或存储或转化”是较为可行的技术方向。
氢能以其来源广、可存储、可转化再生、燃烧热值高、密度大、可电可燃、零污染的特殊禀性，是一种具备大规模推广的清洁高效的二次能源。
制备氢气方法有多种，比如水电解法、烃类水蒸汽重整制氢法、重油部分氧化重整控制氢方法。从整体环节的碳排放控制角度来讲，新能源电力+水电解法是未来发展趋势。水具备极强的热稳定性，在被加热到2000℃以上开始分解为氢和氧。在纯水中加入碱性导电质，每制取1m3氢气需耗电4-4.5kWh，耗水0.81kg。
水分解是一个耗热过程，随着被电解的水温度提高，需补入的电能降低，制氢耗电成本降低。目前电解水制氢技术的能耗成本仍处于较高水平，如何提升电解效率，降低制氢单耗称为氢能推广应用需要解决的关键问题之一。现有研究多集中于高效电解装置、电催化剂的研发，少数文献提出利用核能提供的热能或电加热器加热纯水使之汽化，降低电耗。分布式核能利用对长周期窄负荷段运行条件要求较高，安全可靠性仍未有效解决，目前不具备实质性推广应用的条件。电加热器方案从电网取电，可利用电网峰谷电价差政策优势降低耗电成本，但电解水制氢系统需长时间稳定运行，若谷期运行峰期停止将严重影响设备及系统安全，总体看电加热方案并未实现制氢电耗的有效降低。
氢气的运输环节中，常见的储运方式是高压气态氢及液态氢储运。高压气态鱼雷罐储氢运氢方式相对成熟，但是氢气的密度低，20MPa储运压力下的密度为14.4kg/m3，70MPa下的密度为仅为39kg/m3。液氢在常压下的密度为70.9kg/m3，相当于70MPa氢气的1.8倍。故低温液态储氢在存储密度、容量上等方面具有巨大的优势。但是目前的氢气液化技术均采用电驱压缩→预冷→节流或膨胀液化的技术路线，存在电耗成本高、压缩热浪费等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于降低电解制氢以及存储环节的耗能成本，提供一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，与煤电机组热源和动力源耦合，并提升煤电机组电出力调节能力，丰富煤电机组产品经营种类。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，包括：
煤电机组，所述煤电机组包括锅炉，以及同轴连接的高压缸、中压缸和低压缸；锅炉的排汽依次进入高压缸，高压缸排汽进入锅炉二次提温后，再依次进入中压缸和低压缸；
发电机，所述发电机由高压缸、中压缸、低压缸同轴驱动；
电解蒸汽装置，所述电解蒸汽装置的汽源来自中压缸的排汽，电能通过变压器输入发电机输出的电能；电解蒸汽装置将水蒸汽电解后，将产生的氢气经过氢气压缩机、后，输送至液氢存储装置中进行储存，产生的氧气输送至氧气存储装置进行直接储存。
氢气压缩机，所述氢气压缩机通过齿轮联轴器与蒸汽透平相连，蒸汽透平的汽源来自中压缸的排汽。
本实用新型进一步的改进在于：
所述锅炉出口新蒸汽进入高压缸做功，排汽进入锅炉再热器升温后进入中压缸做功，中压缸的排汽进入低压缸做功后经凝汽器冷凝，产生的凝结水由凝结水泵升压后依次经低压加热器组、给水泵组和高压加热器组升温升压后进入锅炉，完成热力循环。
所述凝汽器的冷源为来自冷却水塔的循环冷却水；所述冷却水塔的出口经循环水泵将循环冷却水一部分泵至凝汽器换热，另一部分泵至小凝汽器换热，换热后的循环冷却水均回流至冷却水塔进行冷却；蒸汽透平的排汽经过小凝汽器换热后冷凝，凝结水输送至凝汽器，与低压缸的排汽混合。
所述中压缸的排汽一部分进入低压缸，另一部分通过第一阀门组输送至电解蒸汽装置的水蒸汽入口和蒸汽透平的水蒸汽入口。
所述电解蒸汽装置电解产生的水蒸汽和氢气混合气体进入水蒸汽-氢气分离器进行分离，分离的水蒸汽输送至电解蒸汽装置的水蒸汽入口，氢气进入氢气冷却器进行冷却，冷却后输送至氢气压缩机，压缩先经压缩氢气前置冷却器由凝结水泵出口水进行预冷却，后依次经综合换热器、制冷膨胀机和气液分离器后进入液氢存储装置；电解蒸汽装置电解产生的氧气经氧气冷却器冷却后输送至氧气存储装置。
所述氢气压缩机的高压氢气经压缩氢气前置冷却器进入综合换热器，所述综合换热器用于高压氢气与液氮、气液分离器分离的返流低温气态氢气进行换热；放冷后的返流气态氢气与氢气冷却器出口的氢气混合后输送至氢气压缩机中。
所述氢气冷却器、氧气冷却器和压缩氢气前置冷却器的冷源均来自凝结水泵出口的凝结水，凝结水换热后输送至给水泵组的入口处。
所述凝结水泵出口的凝结水分为两路，一路进入低压加热器组，另一路通过第二阀门组输送至氢气冷却器、压缩氢气前置冷却器和氧气冷却器；氢气冷却器、压缩氢气前置冷却器和氧气冷却器换热后的凝结水汇合后经第三阀门组输送至给水泵组的入口处。
所述氧气存储装置的氧气通过第四阀门输送至锅炉，通过第五阀门组输出至用户。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型从多能互补的思路出发，提出一种与煤电机组热源和动力源耦合的氢气制取及液化存储系统：从煤电机组热力循环中压缸排汽处引高温低品质蒸汽，由煤电机组电能出线端引电，在电解蒸汽装置内实现氢气和氧气的分离，降低制氢成本。用煤电机组中压缸排汽为驱动汽源，在凝汽式蒸汽透平膨胀做功，拖动氢气压缩机，降低压缩耗功成本。将电解蒸汽装置出口的氢气、氧气余热，以及氢气压缩机出口的压缩热，在冷却器内传递给煤电机组凝结水泵出口低温水，回收原有技术中舍弃的“废热”，排挤低压缸回热系统抽汽，提升煤电机组热电经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统实施例的示意图。
其中：1-锅炉，2-高压缸，3-中压缸，4-低压缸，5-发电机，6-凝汽器，7-循环水泵，8-冷却水塔，9-凝结水泵，10-低压加热器组，11-给水泵组，12-高压加热器组，13-第一阀门组，14-变压器，15-电解蒸汽装置，16-水蒸汽-氢气分离器，17-氢气冷却器，18-蒸汽透平，19-齿轮联轴器，20-氢气压缩机，21-压缩氢气前置冷却器，22-综合换热器，23-制冷膨胀机，24-气液分离器，25-液氢存储装置，26-小凝汽器，27-水环真空泵，28-氧气冷却器，29-氧气存储装置，30-补水泵，31-除盐水箱，32-第二阀门组，33-第三阀门组，34-第四阀门组，35-第五阀门组。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1，本实用新型实施例公开了一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，包括煤电机组、发电机5、电解蒸汽装置15以及氢气压缩机20；煤电机组包括锅炉1，以及同轴连接的高压缸2、中压缸3和低压缸4；锅炉1的排汽依次进入高压缸2、中压缸3和低压缸4；发电机5由低压缸4驱动；
锅炉1出口新蒸汽进入高压缸2做功，排汽进入锅炉1再热器升温后进入中压缸3做功，中压缸3的排汽进入低压缸4做功后经凝汽器6冷凝，产生的凝结水由凝结水泵9升压后依次经低压加热器组10、给水泵组11和高压加热器组12升温升压后进入锅炉1，完成热力循环。
凝汽器6的冷源为来自冷却水塔8的循环冷却水；冷却水塔8的出口经循环水泵7将循环冷却水一部分泵至凝汽器6换热，另一部分泵至小凝汽器26换热，换热后的循环冷却水均回流至冷却水塔8进行冷却；蒸汽透平18的排汽经过小凝汽器26换热后冷凝，凝结水输送至凝汽器6，与低压缸4的排汽混合。中压缸3的排汽一部分进入低压缸4，另一部分通过第一阀门组13输送至电解蒸汽装置15的水蒸汽入口和蒸汽透平18的水蒸汽入口。
电解蒸汽装置15的汽源来自中压缸3的排汽，电能通过变压器14输入发电机5输出的电能；电解蒸汽装置15将水蒸汽电解后，将产生的氢气经过氢气压缩机20后，输送至液氢存储装置25中进行储存，产生的氧气输送至氧气存储装置29进行储存。氢气压缩机20通过齿轮联轴器19与蒸汽透平18相连，蒸汽透平18的汽源来自中压缸3的排汽。
电解蒸汽装置15电解产生的水蒸汽和氢气混合气体进入水蒸汽-氢气分离器16进行分离，分离的水蒸汽输送至电解蒸汽装置15的水蒸汽入口，氢气进入氢气冷却器17进行冷却，冷却后输送至氢气压缩机20，压缩后依次经综合换热器22、制冷膨胀机23和气液分离器24后进入液氢存储装置25；电解蒸汽装置15电解产生的氧气经氧气冷却器28冷却后输送至氧气存储装置29。
氢气压缩机20的高压氢气经压缩氢气前置冷却器21进入综合换热器22，综合换热器22用于高压氢气与液氮、气液分离器24分离的返流低温气态氢气进行换热；放冷后的返流气态氢气与氢气冷却器17出口的氢气混合后输送至氢气压缩机20中。氢气冷却器17、氧气冷却器28和压缩氢气前置冷却器21的冷源均来自凝结水泵9出口的凝结水，凝结水换热后输送至给水泵组11的入口处。
凝结水泵9出口的凝结水分为两路，一路进入低压加热器组10，另一路通过第二阀门组32输送至氢气冷却器17、压缩氢气前置冷却器21和氧气冷却器28；氢气冷却器17、压缩氢气前置冷却器21和氧气冷却器28换热后的凝结水汇合后经第三阀门组33输送至给水泵组11的入口处。氧气存储装置29的氧气通过第四阀门34输送至锅炉1，通过第五阀门组35输出至用户。
本实用新型的原理：
本实用新型设置一套电解水蒸汽装置，从煤电机组中压缸排汽处提取低品质高温的蒸汽，电能取自煤电机组发电机出口并经变压器调压以符合电解水蒸汽装置的要求。电解水蒸汽装置氧气出口经冷却器后进入存储装置，水蒸汽和氢气的混合物经分离器后实现氢气和水蒸汽的分离，水蒸汽再进入电解水蒸汽装置，氢气经冷却器后进入压缩机加压，依次经过冷却器、综合换热器预冷后，再由制冷膨胀机液化，在气液分离器中实现气氢和液氢分离，液氢进入存贮装置，低温氢气经综合换热器将冷能释放后回流至压缩机前，实现工质和能量的循环利用。氧气冷却器、氢气冷却器和压缩氢气冷却器的冷源取自煤电机组凝结水泵出口凝结水，升温后回至低压加热器组出口。综合换热器的冷源一部分为低温液氮，另一部分为气液分离器返流的低温氢气。
本实用新型的电解水蒸汽装置，入口蒸汽对热量有要求，而对品质无要求。故从低压高温的角度选取，本实用新型确定汽源为煤电机组中压缸排汽。入口电能取自煤电煤电机组发电机出口，并经过变压器调压。
本实用新型的水蒸汽-氢气分离器，入口为氢气和水蒸汽的混合物，出口为两路：一路为氢气，一路为水蒸汽。
本实用新型的氢气和氧气在进入各自存储装置之前，通过冷却器将热量传递给煤电机组的凝结水泵出口凝结水，吸热后的高温凝结水回流至低压加热器组出口。排挤低压缸回热抽汽，提升煤电机组热经济性。
本实用新型的在煤电机组低负荷深度调峰运行时，由氧气存储装置引部分氧气至锅炉，实现锅炉低负荷富氧燃烧，有利于锅炉低负荷稳定安全运行。
本实用新型的在凝汽器补入除盐水，流量等于电解蒸汽制氢系统的蒸汽消耗量，以维持煤电机组热力系统汽水平衡。
本实用新型的氢气压缩机由蒸汽透平驱动，汽源取自煤电机组中压缸排汽。蒸汽透平排汽进入小凝汽器冷凝，凝结水回至煤电机组凝汽器。
本实用新型的小凝汽器入口冷却水取自煤电机组循环水泵出口，回水至煤电机组冷却水塔入口母管。在小凝汽器处设置水环真空泵，将小凝汽器内部不凝结气体抽出。
本实用新型的氢气压缩机出口的高压高温氢气，在冷却器降温后再进入综合换热器。冷却器的冷源取自煤电机组凝结水泵出口凝结水，升温后回至低压加热器组出口。
本实用新型的综合换热器为实现多种流体非接触式的换热结构，冷端为低温液氮，以及气液分离器回流的低温氢气，被冷却介质为高压低温氢气。
本实用新型的工作过程：
锅炉1出口新蒸汽进入高压缸2做功，排汽进入锅炉1再热器升温后进入中压缸3做功，排汽进入低压缸4做功后经凝汽器6冷凝，由凝结水泵9升压后依次经低压加热器组10、给水泵组11和高压加热器组12升温升压后进入锅炉1，完成热力循环。高压缸2、中压缸3和低压缸4同轴连接，共同驱动发电机5发电。凝汽器6的冷源为冷却水塔8出口经循环水泵7加压的循环冷却水，其在凝汽器6升温吸热后回至冷却水塔8降温，完成一个循环。
电解蒸汽装置15的电能输入端通过发电机5和变压器14出线端出口连接。蒸汽入口段通过蒸汽管道及阀门和煤电煤电机组热力系统连接，汽源有两路：第1路为中压缸3排汽出口和低压缸4进汽前、第2路为水蒸汽-氢气分离器16的蒸汽出口。电能热解水蒸汽产生氧气和氢气，电解蒸汽装置15的氧气出口进入氧气冷却器28降温后再进入氧气存储装置29储存。电解蒸汽装置15的氢气和水蒸汽进入水蒸汽-氢气分离器16实现氢气和水蒸汽分离，水蒸汽再进入电解蒸汽装置15，氢气进入氢气冷却器17降温后再进入液化环节。
氢气冷却器17出口的氢气，经氢气压缩机20加压，出口为高温高压状态，在压缩氢气前置冷却器21降温后，以高压常温状态进入综合换热器22预冷至80K以下，再通过制冷膨胀机23降温液化，以气液两相流的状态进入气液分离器24，液态流入液氢存储装置25，气态返流先经综合换热器22将低温冷能释放后，再到氢气压缩机20入口前实现再压缩。
氧气冷却器28、氢气冷却器17和压缩氢气前置冷却器21的冷源取自煤电机组凝结水泵9出口凝结水，升温后回至低压加热器组10出口。
综合换热器22的冷源一部分为低温液氮，另一部分为气液分离器返流的低温氢气。
氢气压缩机20前的氢气冷却降温，除回收余热外，另一个目的是降低压缩机耗功。
氢气压缩机20由蒸汽透平18通过齿轮联轴器19同轴顺列连接。
蒸汽透平18为凝汽式结构，驱动蒸汽取自煤电机组中压缸3排汽，在蒸汽透平18膨胀做功后的乏汽进入小凝汽器26冷凝，凝结水回至煤电机组凝汽器6。
小凝汽器26冷却水取自煤电机组循环水泵7出口，回水至煤电机组冷却水塔8入口母管。在小凝汽器26处设置水环真空泵27，将小凝汽器26内部不凝结气体抽出。
在煤电机组低负荷运行时，从氧气存储装置29引氧气至煤电机组锅炉1，起到富氧燃烧的作用，有利于锅炉1低负荷稳定安全运行。
电解水蒸汽制氢系统在制取氢气和氧气时，要消耗水蒸汽。为维持煤电机组热力循环汽水质量平衡，除盐水箱31出水经补水泵30进入煤电机组凝汽器6。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，包括：
煤电机组，所述煤电机组包括锅炉(1)，以及同轴连接的高压缸(2)、中压缸(3)和低压缸(4)；锅炉(1)的排汽依次进入高压缸(2)，高压缸(2)排汽进入锅炉(1)二次提温后，再依次进入中压缸(3)和低压缸(4)；
发电机(5)，所述发电机(5)由高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)同轴驱动；
电解蒸汽装置(15)，所述电解蒸汽装置(15)的汽源来自中压缸(3)的排汽，电能通过变压器(14)输入发电机(5)输出的电能；电解蒸汽装置(15)将水蒸汽电解后，将产生的氢气经过氢气压缩机(20)、后，输送至液氢存储装置(25)中进行储存，产生的氧气输送至氧气存储装置(29)进行直接储存；
氢气压缩机(20)，所述氢气压缩机(20)通过齿轮联轴器(19)与蒸汽透平(18)相连，蒸汽透平(18)的汽源来自中压缸(3)的排汽。
2.根据权利要求1所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述锅炉(1)出口新蒸汽进入高压缸(2)做功，排汽进入锅炉(1)再热器升温后进入中压缸(3)做功，中压缸(3)的排汽进入低压缸(4)做功后经凝汽器(6)冷凝，产生的凝结水由凝结水泵(9)升压后依次经低压加热器组(10)、给水泵组(11)和高压加热器组(12)升温升压后进入锅炉(1)，完成热力循环。
3.根据权利要求2所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述凝汽器(6)的冷源为来自冷却水塔(8)的循环冷却水；所述冷却水塔(8)的出口经循环水泵(7)将循环冷却水一部分泵至凝汽器(6)换热，另一部分泵至小凝汽器(26)换热，换热后的循环冷却水均回流至冷却水塔(8)进行冷却；蒸汽透平(18)的排汽经过小凝汽器(26)换热后冷凝，凝结水输送至凝汽器(6)，与低压缸(4)的排汽混合。
4.根据权利要求2所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述中压缸(3)的排汽一部分进入低压缸(4)，另一部分通过第一阀门组(13)输送至电解蒸汽装置(15)的水蒸汽入口和蒸汽透平(18)的水蒸汽入口。
5.根据权利要求1所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述电解蒸汽装置(15)电解产生的水蒸汽和氢气混合气体进入水蒸汽-氢气分离器(16)进行分离，分离的水蒸汽输送至电解蒸汽装置(15)的水蒸汽入口，氢气进入氢气冷却器(17)进行冷却，冷却后输送至氢气压缩机(20)，压缩先经压缩氢气前置冷却器(21)由凝结水泵(9)出口水进行预冷却，后依次经综合换热器(22)、制冷膨胀机(23)和气液分离器(24)后进入液氢存储装置(25)；电解蒸汽装置(15)电解产生的氧气经氧气冷却器(28)冷却后输送至氧气存储装置(29)。
6.根据权利要求5所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述氢气压缩机(20)的高压氢气经压缩氢气前置冷却器(21)进入综合换热器(22)，所述综合换热器(22)用于高压氢气与液氮、气液分离器(24)分离的返流低温气态氢气进行换热；放冷后的返流气态氢气与氢气冷却器(17)出口的氢气混合后输送至氢气压缩机(20)中。
7.根据权利要求5或6所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述氢气冷却器(17)、氧气冷却器(28)和压缩氢气前置冷却器(21)的冷源均来自凝结水泵(9)出口的凝结水，凝结水换热后输送至给水泵组(11)的入口处。
8.根据权利要求7所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述凝结水泵(9)出口的凝结水分为两路，一路进入低压加热器组(10)，另一路通过第二阀门组(32)输送至氢气冷却器(17)、压缩氢气前置冷却器(21)和氧气冷却器(28)；氢气冷却器(17)、压缩氢气前置冷却器(21)和氧气冷却器(28)换热后的凝结水汇合后经第三阀门组(33)输送至给水泵组(11)的入口处。
9.根据权利要求1或5所述的基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，其特征在于，所述氧气存储装置(29)的氧气通过第四阀门(34)输送至锅炉(1)，通过第五阀门组(35)输出至用户。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114659080A (zh) * 2022-03-11 2022-06-24 大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司 一种火电厂的蒸汽循环设备
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