一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统及方法.pdf

(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CN113737201A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111044155.1(22)申请日2021.09.07(71)申请人西安热工研究院有限公司地址710032陕西省西安市碑林区兴庆路136号(72)发明人杨可张朋飞王伟锋何欣欣杜文斌孟勇吴涛(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人王晶(51)Int.Cl.C25B1/04(2021.01)C25B15/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统及方法(57)摘要本发明公开了一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统及方法，包括浓水储存设备、制氢系统、氢气储存系统、氧气储存系统和燃烧调节系统；本发明利用大规模制氢设备电解化学制水的浓水或循环水排污水，并利用制取的氢气或氧气协助锅炉实现稳燃，从而降低锅炉的最低负荷，最终减小发电机输出功率。本发明一方面有助于火电厂废水的减排，帮助实现火电厂废水零排放，另一方面同时增强火电厂在用电侧和发电侧的调峰作用，有利于火电厂实现更大的调峰深度，提升了火电厂的灵活性，提高了火电厂的盈利能力。CN113737201ACN113737201A权利要求书1/2页1.一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统，其特征在于，包括浓水储存设备、制氢系统、氢气储存系统、氧气储存系统和燃烧调节系统；所述浓水储存设备包括超滤装置，超滤装置输出端连接浓水箱，浓水箱用于为电解制氢系统提供补充水；所述制氢系统包括电解制氢系统，所述电解制氢系统输入端连接电能输入和电解制氢系统传递的补充水，输出端分别连接氢气分离洗涤器和氧侧分离洗涤器，所述氢气分离洗涤器通过氢气管道进入氢气储存系统，氧侧分离洗涤器通过氧气管道进入氧气储存系统；所述氢气储存系统包括依次相连的干燥机、缓冲罐、压缩机、换热器、高压氢气储罐以及减压装置，减压装置将氢气送至氢气用户，所述换热器上设置有闭冷水进水和闭冷水回水；所述氧气储存系统与氢气储存系统结构相同，当火电厂不需要氧气时，可以不设置氧气储存系统，并将氧气直接外排大气；所述燃烧调节系统包括氢气燃烧器和富氧燃烧器，所述氢气燃烧器用于将氢气储存系统传来的氢气与助燃气体混合后送往炉膛燃烧，所述富氧燃烧器用于将氧气储存系统传来的氧气与送粉一次风混合后通往炉膛燃烧。2.根据权利要求1所述的一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统，其特征在于，所述电解制氢系统的补充水来自于火电厂化学制水设备产生的浓水或循环水排污水，包括一级反渗透浓水、二级反渗透浓水、EDI浓水和垃圾电站中渗滤液处理系统来的各类浓水；所述电解制氢系统使用一级反渗透浓水、二级反渗透浓水、EDI浓水作为制氢系统的补充水，直接将此类水源送入电解制氢系统作为补充水；所述电解制氢系统使用循环水排污水，在电解水制氢系统前增加过滤设备，过滤设备利用现有的循环水旁滤系统或配备单独的过滤设备。3.根据权利要求1所述的一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统，其特征在于，所述电解制氢系统包括电解槽，所述电解槽中通过加药装置添加五氧化二矾和重铬酸钾。4.根据权利要求3所述的一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统，其特征在于，所述电解制氢系统配备结晶盐提取装置，随着电解制氢系统的运行，电解槽中的水会逐渐饱和，并析出结晶盐，在电解制氢系统停机维护时，通过超滤膜将盐结晶过滤提取，也可使用刮板式捞盐装置在运行过程中提取结晶盐。5.根据权利要求1所述的一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统，其特征在于，所述电解制氢系统制取的氢气通过燃烧调节系统中的氢气稳燃配气设备送入锅炉，氧气通过富氧点火及稳燃设备送入锅炉，帮助锅炉实现低负荷下的稳燃。6.基于权利要求1‑5任一项所述的一种火电厂电解浓水制氢调峰的系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；正常负荷范围内，化学制水系统正常运行产生的浓水或循环水排污水流入浓水箱储存，电解制氢系统不运行或进行清洗等维护操作；在电网用电低谷时或调度负荷低于锅炉最低稳燃负荷时，启动制氢设备，浓水箱中浓水作为补充水送入电解制氢系统，开始电解浓水制氢，制氢设备阴极制取的氢气送入氢气储存系统，阳极制取的氧化性气体经过氧气分离洗涤器后送入氧气储存系统或排入大气；在电网用电低谷时或调度负荷低于锅炉最低稳燃负荷时，根据锅炉配备的稳燃设备，2CN113737201A权利要求书2/2页使用氧气或氢气协助锅炉稳燃，降低煤粉着火点温度，提高煤粉燃烧速率和燃烧规模，从而进一步降低锅炉的最低负荷，减小发电量；在电网负荷指令上升时，停止制氢设备制取氢气，启动过滤装置将电解槽中浓水底部析出的盐过滤提取，并进行制氢设备的维护操作，为下一次制氢做好准备。3CN113737201A说明书1/5页一种火电厂电