[發明專利]一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統和方法

在審

• 申請號: 202110173845.0
• 申請日: 2021-02-06
• 公開（公告）號: CN112794282A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 馬曉瓏;張瑞祥;劉峰;劉俊峰;劉輝;李康;余儼
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C01B3/04
• 分類號: C01B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統和方法，從鍋爐煙道來的經過脫硝和除塵后的含二氧化硫的煙氣，在煙氣增壓風機增壓后進入亞硫酸制備裝置中，反應生成亞硫酸溶液，煙氣中溶解度較小的氮氣、二氧化碳等氣體進入氣體排出裝置中，亞硫酸溶液通過亞硫酸泵進入碘氫分離裝置中吸熱升溫；進入碘化氫制備裝置中生產碘化氫氣體和硫酸溶液，碘化氫氣體通過碘化氫風機進入到氫氣制備裝置中；氫氣通過碘氫分離裝置排出到氫氣收集罐；本發明制氫所需原料來源于鍋爐排放的帶污染的廢氣，不需要通過高溫熱解硫酸而獲得二氧化硫，具有既保護環境又制氫成本少的特點。

技術領域

本發明屬于氫氣制備技術領域，具體涉及一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統和方法。

背景技術

采用硫碘循環高溫水解制氫需要在850℃以上高溫下，將硫酸熱解為二氧化硫，水、二氧化硫和碘在100℃左右溫度下產生碘化氫，碘化氫在300℃溫度分解為碘和氫氣。目前高溫水解制氫和含硫煤燃燒所存在的問題和難點在于：

(1)將硫酸熱解為二氧化硫所需要的850℃的高溫難以滿足。

(2)熱解硫酸制氫的經濟性較差。

(3)鍋爐燃燒含硫煤，產生二氧化硫，二氧化硫排向大氣造成大氣污染，必須采取脫硫措施。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統和方法，制氫所需原料來源于鍋爐排放的帶污染的廢氣，不需要通過高溫熱解硫酸而獲得二氧化硫，具有既保護環境又制氫成本少的特點。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現的：

一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統，包括脫硝、除塵后的鍋爐煙道1，鍋爐煙道1出口接至煙氣增壓風機2的入口，煙氣增壓風機2的出口接在亞硫酸制備裝置3的第一入口，亞硫酸制備裝置3的第二入口接供水裝置12的出口，亞硫酸制備裝置3的第一出口接在氣體排出裝置13的入口，亞硫酸制備裝置3的第二出口接在亞硫酸泵15的入口，亞硫酸泵15的出口接在碘氫分離裝置4的第一入口，碘氫分離裝置4的第一出口接在碘收集罐5的入口，碘收集罐5的出口接在碘泵6的入口；碘氫分離裝置4的第二出口接氫氣收集罐11的入口，碘氫分離裝置4的第三出口接在碘化氫制備裝置7的第二入口，碘泵6的出口接在碘化氫制備裝置7的第一入口，碘化氫制備裝置7的第一出口接在碘化氫收集裝置8的入口，碘化氫制備裝置7的第二出口接在硫酸收集罐10的入口，碘化氫收集裝置8的出口接在碘化氫風機9的入口，碘化氫風機9的出口接在氫氣制備裝置14的入口，氫氣制備裝置14的出口接在碘氫分離裝置4的第二入口。

所述的供水裝置12提供帶壓力的水，通過安裝于亞硫酸制備裝置3上部的霧化噴嘴由上至下噴灑在亞硫酸制備裝置3中。

所述的煙氣增壓風機2出口的煙氣，通過布置于亞硫酸制備裝置3中上部的均流板由上而下通入亞硫酸制備裝置3中。

所述的亞硫酸制備裝置3是一種耐腐蝕的容器，在該容器中煙氣中的二氧化硫溶于水，形成亞硫酸溶液，氮氣等難溶于水的氣體從上部排出，亞硫酸制備裝置3的第一出口布置在亞硫酸制備裝置3的頂部，亞硫酸制備裝置3的第二出口布置在亞硫酸制備裝置3的底部。

所述的碘氫分離裝置4是一種耐腐蝕的表面式換熱器，利用碘蒸汽在184℃以下凝結為液體的性質，將從氫氣制備裝置14出來的氫氣與碘蒸汽的混合物在該容器降溫至180℃以下，碘蒸汽凝結為液態碘，將碘與氫氣分離，氫氣從上部排出，碘從下部排出。

碘化氫制備裝置7是一種耐腐蝕的容器，供亞硫酸溶液和碘混合發生化學反應生成碘化氫。

氫氣制備裝置14是一種耐腐蝕容器，供碘化氫氣體在280℃到460℃溫度下分解為氫氣和碘蒸汽。

基于上述一種利用鍋爐含硫煙氣制氫的系統的制氫方法，包括以下步驟：