CN217298025U - 一种多能互补的电厂系统 - Google Patents

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孙国瑞
朱天民
张缦
周托
吕俊复
晁琦
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Abstract

本实用新型涉及一种多能互补的电厂系统，包括电解池、循环流化床锅炉以及石英反应器；电厂的波谷电和新能源发电接入电解池电解水，阳极产生氧气接入氧气管，阴极产生氢气接入氢气管；所述氧气管的出气口分别连接至循环流化床锅炉的二次风口和一次风口；所述氢气管的出气口连接至石英反应器，所述石英反应器还连接有四氯化硅进料管和机械泵。本实用新型可以有效地利用波谷电和新能源发电电解水，实现电厂的深度调峰；生成的氧气富氧燃烧可以实现CO2的富集度可达到80‑90%（干烟气），捕集后的二氧化碳可利用或埋存，有效减少锅炉的整体碳排放；生成的氢气为高纯氢，用于单晶硅生产有较好的经济效益。

Description

一种多能互补的电厂系统
技术领域
本实用新型属于电厂深度调峰技术领域，还涉及富氧燃烧和单晶硅的生产，特别涉及一种多能互补的电厂系统。
背景技术
风能和太阳能等新能源在能源供给，尤其是电力供给中的比例不断攀升。与传统火力发电相比，新能源的稳定性较差，受气候变化影响大。大量新能源并入电网会为对电网稳定性带来很大压力。
富氧燃烧是在现有电站锅炉系统基础上，用氧气代替助燃空气，同时结合大比例循环调节炉膛内的燃烧和传热特性，可直接获得富含高浓度CO2的烟气，从而以较低成本实现CO2封存或资源化利用；富氧燃烧在全生命周期碳减排成本、大型化等方面都具有优越性，与现有主流燃煤发电技术具有良好的承接性，同时也是一种“近零”排放发电技术，容易被电力行业接受。
在单晶硅生产过程中外延工序用氢量最多，而且要求用高纯度的氢。在该工序中，由于用硅烷类气体（SiH4、SiH2Cl2、SiCl4)在高温下进行化学反应，以在单晶硅片表面形成同样的单晶硅膜，因此要用氢气作为还原或热分解反应气。而利用波谷电和新能源发电可以同时实现富氧燃烧和生产多晶硅，因此需要设计一个新的电厂系统。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的大量新能源并入电网后为电网稳定性带来较大压力，电网对于深度调峰和消纳新能源有着很强的需求这一技术问题提供一种多能互补的电厂系统，从而合理高效的利用波谷电和新能源发电实现电厂的深度调峰。
本实用新型包括如下技术方案：一种多能互补的电厂系统，包括电解池、循环流化床锅炉以及石英反应器；电厂的波谷电和新能源发电接入电解池电解水，阳极产生氧气接入氧气管，阴极产生氢气接入氢气管；所述氧气管的出气口分别连接至循环流化床锅炉的二次风口和一次风口；所述氢气管的出气口连接至石英反应器，所述石英反应器还连接有四氯化硅进料管和机械泵。
当产生氧气量较小时，氧气从二次风口给入，降低锅炉内NOx的生成；当产生的氧气量较大时，一部分氧气从二次风口给入，一部分氧气从一次风口给入，和再循环烟气混合后作为一次风，实现电厂的深度调峰和CO2的富集；氢气和SiCl4混合通入放置有单晶硅片的石英反应器，在高温下进行反应，在单晶硅片表面形成单晶硅膜。
进一步的，所述石英反应器内设有由6-8个石墨感应器排列成顶部倾斜的柱状体，所述柱状体上放有单晶硅片。
进一步的，所述石英反应器周围设有若干加热器。
进一步的，所述加热器为灯泡加热器，数量为6-8个；若干所述加热器能够将石英反应器加热到1100℃左右。
进一步的，所述石墨感应器通过转盘安装在石英反应器内，晶体生长过程中石墨感应器在石英反应器内旋转，从而使石英反应器内的多个石墨感应器能够受热均匀。
进一步的，所述石英反应器下部连接废气管，所述废气管上设有机械泵，通过机械泵将反应后的废气排去尾气处理系统。
进一步的，所述氧气管与二次风口之间、氧气管与一次风口之间、氢气管出气口以及四氯化硅进料管出料口均设有单向阀。
本实用新型具有的优点和积极效果：可以有效地利用波谷电和新能源发电电解水，实现电厂的深度调峰；生成的氧气富氧燃烧可以实现CO2的富集度可达到80-90%（干烟气），捕集后的二氧化碳可利用或埋存，有效减少锅炉的整体碳排放；生成的氢气为高纯氢，用于单晶硅生产有较好的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是石英反应器的结构放大示意图。
图中，1-电解池；2-循环流化床锅炉；201-一次风口；202-二次风口；3-石英反应器；4-氧气管；5-氢气管；6-四氯化硅进料管；7-机械泵；8-单向阀；9-石墨感应器；10-单晶硅片；11-加热器；12-废气管。
具体实施方式
为能进一步公开本实用新型的实用新型内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图详细说明如下。
实施例：参阅附图1-2，一种多能互补的电厂系统，包括电解池1、循环流化床锅炉2以及石英反应器3；电厂的波谷电和新能源发电接入电解池1电解水，阳极产生氧气接入氧气管4，阴极产生氢气接入氢气管5；所述氧气管4的出气口分别连接至循环流化床锅炉2的二次风口202和一次风口201；所述氢气管5的出气口连接至石英反应器3，所述石英反应器3还连接有四氯化硅进料管6和机械泵7。所述氧气管4与二次风口202之间、所述氧气管4与一次风口201之间、氢气管5出气口以及四氯化硅进料管6出料口均设有单向阀8。
所述石英反应器3内设有由六个石墨感应器9排列成顶部倾斜的柱状体，所述柱状体上放有单晶硅片10。所述石墨感应器9通过转盘安装在石英反应器3内，晶体生长过程中石墨感应器9在石英反应器3内旋转，从而使石英反应器3内的多个石墨感应器9能够受热均匀。所述石英反应器3周围设有若干加热器11。所述加热器11为灯泡加热器，数量为六个；若干所述加热器11能够将石英反应器3加热到1100℃左右。所述石英反应器3下部连接废气管12，所述废气管12上设有机械泵7，通过机械泵7将反应后的废气排去尾气处理系统。
工作原理：当产生氧气量较小时，氧气从二次风口202给入，降低锅炉内NOx的生成；当产生的氧气量较大时，一部分氧气从二次风口202给入，一部分氧气从一次风口201给入，和再循环烟气混合后作为一次风，实现电厂的深度调峰和CO2的富集；氢气和SiCl4混合通入放置有单晶硅片10的石英反应器3，在高温下进行反应，在单晶硅片10表面形成单晶硅膜。
尽管上面对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多能互补的电厂系统，其特征在于：包括电解池、循环流化床锅炉以及石英反应器；电厂的波谷电和新能源发电接入电解池电解水，阳极产生氧气接入氧气管，阴极产生氢气接入氢气管；所述氧气管的出气口分别连接至循环流化床锅炉的二次风口和一次风口；所述氢气管的出气口连接至石英反应器，所述石英反应器还连接有四氯化硅进料管和机械泵。
2.根据权利要求1所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述石英反应器内设有由6-8个石墨感应器排列成顶部倾斜的柱状体，所述柱状体上放有单晶硅片。
3.根据权利要求2所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述石英反应器周围设有若干加热器。
4.根据权利要求3所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述加热器为灯泡加热器，数量为6-8个；若干所述加热器能够将石英反应器加热到1100℃。
5.根据权利要求2所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述石墨感应器通过转盘安装在石英反应器内。
6.根据权利要求1所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述石英反应器下部连接废气管，所述废气管上设有机械泵。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种多能互补的电厂系统，其特征在于：所述氧气管与二次风口之间、氧气管与一次风口之间、氢气管出气口以及四氯化硅进料管出料口均设有单向阀。
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