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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113898962A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111329350.9(22)申请日2021.11.10(71)申请人西安热工研究院有限公司地址710048陕西省西安市碑林区兴庆路136号申请人华能集团技术创新中心有限公司(72)发明人陆续张向宇韩伟付康丽吴庆龙张波徐宏杰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人朱海临(51)Int.Cl.F23G7/07(2006.01)F23G5/44(2006.01)F23G5/50(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统及方法(57)摘要本发明提供一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统及方法,能够有效利用燃煤电厂波谷余电,提高机组的灵活性和经济性,实现废能再利用,同时提升最低稳燃负荷下主燃区喷氨的脱硝效率,降低炉膛出口氮氧化物排放量,设计合理,简单高效,稳定可行。其中,还原剂喷口分别与电解制氢装置的氢气输出端和氨储罐的氨气输出端连接,还原剂喷口与电解制氢装置的氢气输出端的连接管道上设置氢气流量控制阀,还原剂喷口与氨储罐的氨气输出端的连接管道上设置氨气流量控制阀;SOFA喷口输入端与电解制氢装置的氧气输出端连接;电解制氢装置的氢气输出端还与电催化制氨装置的氢气输入端连接。CN113898962ACN113898962A权利要求书1/2页1.一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,包括锅炉(1)、汽轮机(8)、发电机(9),以及电解水制氢装置(10)、电催化制氨装置(13)和氨储罐(14);所述锅炉(1)采用空气分级燃烧,炉膛侧壁自下而上依次设置有低氮燃烧器(2)、还原剂喷口(4)和SOFA喷口(5);所述SOFA喷口(5)位于锅炉炉膛燃尽区;所述低氮燃烧器(2)和氨气喷口(4)位于锅炉炉膛主燃区;所述的汽轮机(8)的输入端高温蒸汽由锅炉提供,汽轮机(8)的动力输出端连接发电机(9)输入端,发电机(9)供电端分别与电解水制氢装置(10)的电源端、电催化制氨装置(12)的电源端和外部电网连接;所述还原剂喷口(4)分别与电解制氢装置(10)的氢气输出端和氨储罐(14)的氨气输出端连接,还原剂喷口(4)与电解制氢装置(10)的氢气输出端的连接管道上设置氢气流量控制阀(11),还原剂喷口(4)与氨储罐(14)的氨气输出端的连接管道上设置氨气流量控制阀(15);所述SOFA喷口(5)输入端与电解制氢装置(10)的氧气输出端连接;电解制氢装置(10)的氢气输出端还与电催化制氨装置(13)的氢气输入端连接,电催化制氨装置(13)的氨气输出端与氨储罐(14)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,所述电解水制氢装置(10)包括阳极、阴极和电解槽,阳极作为氧气输出端,阴极作为氢气输出端;电解槽的电源端与所述发电机(9)的供电端连接。3.根据权利要求2所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,所述电解水制氢装置(10)的电解槽采用质子交换膜电解槽。4.根据权利要求1所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,所述电催化制氨装置(13)包括阴极、阳极和电解质层,阳极作为氢气输入端,阴极作为氮气输入端,电解质层设置在阳极和阴极之间。5.根据权利要求4所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,所述电催化制氨装置(13)的阴极和阳极均采用多孔结构。6.根据权利要求4所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,所述电催化制氨装置(13)的电解质层采用固体氧化物材料。7.根据权利要求1所述的一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统,其特征在于,炉膛侧壁设置有位于低氮燃烧器(2)和还原剂喷口(4)之间的氧浓度检测装置(3),以及位于SOFA喷口(5)上方的NOx浓度检测装置(6);氧浓度检测装置(3)的输出端分别连接氢气流量控制阀(11)和氨气流量控制阀(15)的控制端,NOx浓度检测装置(6)的输出端连接氨气流量控制阀(15)的控制端。8.一种基于电催化制氨的燃煤锅炉高温喷氨脱硝方法,其特征在于,基于权利要求1‑7任一种所述的脱硝系统,包括以下步骤,锅炉(1)在最低稳燃负荷以下运行时,开启电解制氢装置(10)和电催化制氨装置(13),发电机(9)的余电一部分传送至电解制氢装置(10)制备氢气,另一部分输送至电催化制氨装置(13)制备氨气作为脱硝还原剂;电解制氢装置(10)制取的氢气一部分通过氢气输出端输送至电催化制氨装置(13)的氢气输入端作为制氨原料,氢气在电催化制