CN220224044U - 一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，包括新能源发电装置，电解水装置，锅炉，汽轮机，发电机，凝汽器，给水泵，烟气净化装置，二氧化碳压缩装置，甲醇合成装置，合成氨单元新能源发电装置产生的电力在电解水装置中电解水制取氢气和氧气；生物质与电解水产生的氧气在锅炉中进行富氧燃烧，产生的高温高压蒸汽进入汽轮机做功发电；锅炉产生的烟气经烟气净化装置净化后，进入二氧化碳压缩装置，高浓度的二氧化碳在甲醇合成装置中与所述电解水装置产生的氢气合成甲醇；汽轮机抽汽管路为甲醇合成装置及合成氨单元提供蒸汽。本实用新型为零碳系统，在一定程度上可解决新能源的不稳定性与化工侧稳定连续运行的矛盾。

Description

一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统

技术领域

本实用新型属于新能源及其综合利用技术领域，具体涉及一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统。

背景技术

中国未来能源发展的主要方向是构建以新能源为主体的新型电力系统，化工与新能源结合是化工脱碳的必由之路。我国作为欧盟的第一大贸易伙伴，随着欧盟碳关税的提出，出口合成氨、甲醇及航运燃料需满足零碳要求。

我国现阶段应用最广泛的合成氨、甲醇工艺的主要原料为煤、天然气等化石燃料，通过煤气化及天然气重整等获取氨、醇的原料气体，电源多来源于火电，生产过程中会产生大量碳排放。以新能源电解水制“绿氢”替代化石燃料制氢生产氨、醇等化学品，将显著促进新能源消纳、降低化工行业碳排放。

富氧燃烧产生的烟气主要由二氧化碳和水组成，有利于二氧化碳的捕集净化，利用生物质富氧燃烧可为合成甲醇提供绿色碳源，同时电源利用新能源可满足甲醇及合成氨绿色零碳的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在解决绿氨及绿醇的制取、同时解决新能源的消纳利用问题，从而提供一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，与电解水制氢相结合，利用生物质富氧燃烧解决甲醇合成过程中的绿色碳源问题，同时生物质富氧燃烧发电系统可提供甲醇制备及合成氨过程中的热源，发电可作为电解水装置的备用电，降低新能源的不稳定性对化工侧的影响。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，包括新能源发电装置，电解水装置，锅炉，汽轮机，发电机，凝汽器，给水泵，烟气净化装置，二氧化碳压缩装置，甲醇合成装置，合成氨单元；所述新能源发电装置与电解水装置连接，电解水装置分别与锅炉、合成氨单元、甲醇合成装置连接，锅炉连接生物质送入管路、汽轮机、给水泵及烟气净化装置，汽轮机连接发电机与凝汽器，烟气净化装置和二氧化碳压缩装置、甲醇合成装置依次相连，汽轮机抽汽管路连接甲醇合成装置、合成氨单元；

新能源发电装置产生的电力在电解水装置中电解水制取氢气和氧气；生物质与电解水产生的氧气在锅炉中进行富氧燃烧，产生的高温高压蒸汽进入汽轮机做功发电；锅炉产生的烟气经烟气净化装置净化后，进入二氧化碳压缩装置，高浓度的二氧化碳在甲醇合成装置中与所述电解水装置产生的氢气合成甲醇；汽轮机抽汽管路为甲醇合成装置及合成氨单元提供蒸汽。

进一步地，所述合成氨单元包括空气分离装置和合成氨装置，空气分离装置连接合成氨装置，汽轮机抽汽管路分别连接空气分离装置和合成氨装置。

进一步地，所述烟气净化装置出口通过管路连接锅炉入口，烟气净化装置与锅炉形成环路。

与现有技术相比，本实用新型专利的有益效果在于：

第一，本系统为零碳系统，甲醇制备及合成氨的原料氢气为新能源电解水制取，甲醇制备所需的碳源来自于生物质富氧燃烧，无需使用传统的化石原料；

第二，本系统中电源来自于新能源发电及生物质富氧燃烧发电，同时，生物质富氧燃烧发电可作为电解水制氢的备用电源，在一定程度上可解决新能源的不稳定性与化工侧稳定连续运行的矛盾；

第三，甲醇制备及合成氨所需的热源来自于生物质富氧燃烧发电系统中的汽轮机抽汽，无需外部热源。同时，汽轮机的高温高压抽汽可以提供采暖抽汽用于外部供热。

附图说明：

图1为本实用新型专利所提供的一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统原理图；

图中：1、新能源发电装置；2、电解水装置；3、锅炉；4、汽轮机；5、发电机；6、凝汽器；7、给水泵；8、烟气净化装置；9、二氧化碳压缩装置；10、甲醇合成装置；11、空气分离装置；12、合成氨装置。

具体实施方式：

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统做进一步详细的描述。

参照图1，本实用新型专利提供的一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，包括：新能源发电装置 1，电解水装置 2，锅炉 3，汽轮机 4，发电机 5，凝汽器 6，给水泵 7，烟气净化装置 8，二氧化碳压缩装置9，甲醇合成装置 10，合成氨单元。合成氨单元包括空气分离装置 11，合成氨装置12，空气分离装置11连接合成氨装置12。

新能源发电机组1与电解水装置2连接，电解水装置2分别与锅炉3、合成氨装置12、甲醇合成装置10连接，锅炉3连接汽轮机4、给水泵7及烟气净化装置8，汽轮机4连接发电机5与凝汽器6，烟气净化装置8、二氧化碳压缩装置9、甲醇合成装置10依次相连。汽轮机4抽汽管路连接甲醇合成装置10、合成氨单元和采暖设备。

新能源发电机组1产生的电力通过电解水装置2制取氢气和氧气，余电送入电网。

生物质与电解水产生的氧气在锅炉3中进行富氧燃烧，产生的高温高压蒸汽进入汽轮机4做功，通过发电机5发电，产生的电力一部分用于厂用电、甲醇合成装置10及合成氨单元，另一部分作为电解水装置2的备用电，余电上网。

锅炉3产生的烟气经烟气净化装置8净化后一部分再循环回锅炉3，另一部分进入二氧化碳压缩装置9，高浓度的二氧化碳在甲醇合成装置10中与电解水装置2产生的氢气合成甲醇；

利用所述空气分离装置11分离产生氮气及副产品氧气，氮气与电解水装置2产生的氢气在合成氨装置12中合成氨。

甲醇合成装置10及合成氨单元所需的热源来自所述汽轮机4抽汽，同时，汽轮机4抽汽可为外部采暖提供热源。汽轮机排汽经凝汽器6冷凝后通过给水泵7回到锅炉3完成循环。

Claims (3)

1.一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，其特征在于：包括：新能源发电装置(1)，电解水装置(2)，锅炉(3)，汽轮机(4)，发电机(5)，凝汽器(6)，给水泵(7)，烟气净化装置(8)，二氧化碳压缩装置(9)，甲醇合成装置(10)，合成氨单元；所述新能源发电装置(1)与电解水装置(2)连接，电解水装置(2)分别与锅炉(3)、合成氨单元、甲醇合成装置(10)连接，锅炉(3)连接生物质送入管路、汽轮机(4)、给水泵(7)及烟气净化装置(8)，汽轮机(4)连接发电机(5)与凝汽器(6)，烟气净化装置(8)和二氧化碳压缩装置(9)、甲醇合成装置(10)依次相连，汽轮机(4)抽汽管路连接甲醇合成装置(10)、合成氨单元；

新能源发电装置(1)产生的电力在电解水装置(2)中电解水制取氢气和氧气；生物质与电解水产生的氧气在锅炉(3)中进行富氧燃烧，产生的高温高压蒸汽进入汽轮机(4)做功发电；锅炉(3)产生的烟气经烟气净化装置(8)净化后，进入二氧化碳压缩装置(9)，高浓度的二氧化碳在甲醇合成装置(10)中与所述电解水装置(2)产生的氢气合成甲醇；汽轮机(4)抽汽管路为甲醇合成装置(10)及合成氨单元提供蒸汽。

2.根据权利要求1所述的一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，其特征在于：所述合成氨单元包括空气分离装置(11)和合成氨装置(12)，空气分离装置(11)连接合成氨装置(12)，汽轮机(4)抽汽管路分别连接空气分离装置(11)和合成氨装置(12)。

3.根据权利要求1所述的一种耦合富氧燃烧的基于绿电的醇氨合成一体化系统，其特征在于：所述烟气净化装置(8)出口通过管路连接锅炉(3)入口，烟气净化装置(8)与锅炉(3)形成环路。