[發(fā)明專利]一種火電廠制氨儲(chǔ)能及脫硝的系統(tǒng)及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110354102.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN112939023A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張向宇;陸續(xù);張波;向小鳳;徐宏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C01C1/04
• 分類號(hào): C01C1/04;F23J15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發(fā)明涉及火電廠煙氣脫硝技術(shù)，具體為一種火電廠制氨儲(chǔ)能及脫硝的系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括連接設(shè)置在鍋爐上的電化學(xué)制氨裝置；所述的電化學(xué)制氨裝置包括供電組件、反應(yīng)罐和氨儲(chǔ)罐；所述的供電組件的輸出端連接反應(yīng)罐的電源；所述的反應(yīng)罐的出口通過氨氣管路連接氨儲(chǔ)罐的進(jìn)口；所述的氨儲(chǔ)罐的出口分別通過管路與鍋爐內(nèi)部燃燒區(qū)和鍋爐尾部煙道連通；所述的反應(yīng)罐上設(shè)置有電極陰極和電極陽極，內(nèi)部裝有電解質(zhì)；所述的電極陰極通入氮?dú)?，電極陽極通入氫氣。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，系統(tǒng)簡單，占地面積小，且能夠在常壓下安全運(yùn)行，對(duì)火電廠已有設(shè)備布置和運(yùn)行安全性沒有影響，能提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及火電廠煙氣脫硝技術(shù)，具體為一種火電廠制氨儲(chǔ)能及脫硝的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

氨(NH₃)是一種重要的化工原料，每年約有1.8億噸NH₃被生產(chǎn)和運(yùn)輸。工業(yè)上合成氨采用傳統(tǒng)的Haber-Bosch法，以N₂和H₂為原料，在高溫、高壓和催化劑的作用下進(jìn)行，該方法工藝流程復(fù)雜、氫的平衡轉(zhuǎn)化率低、能耗高。近年來，電化學(xué)制氨方法在合成氨研究領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，在電能的推動(dòng)下，可使熱力學(xué)非自發(fā)的合成氨，反應(yīng)不受或少受熱力學(xué)平衡限制，實(shí)現(xiàn)合成氨從“高壓”到“常壓”的飛躍。電化學(xué)制氨方法的發(fā)展，有望擺脫Haber-Bosch合成氨以煤或天然氣化石能源為原料的依賴，實(shí)現(xiàn)氨的清潔、低溫常壓合成。

氨既是還原劑，也是一種無碳燃料。氨的能量密度為22.5MJ/kg，與化石燃料相當(dāng)。將NH₃直接燃燒可以減少裂解為H₂過程中的能量損耗，但NH₃直接燃燒存在火焰燃燒速度低、NO_x排放高的挑戰(zhàn)。相關(guān)研究報(bào)道了氨燃料在燃?xì)廨啓C(jī)、電站鍋爐和工業(yè)鍋爐等方面的應(yīng)用，將NH₃從煤粉燃燒器下游火焰噴入爐膛其排放表現(xiàn)幾乎不會(huì)變化，顯示了NH₃燃料在鍋爐中與煤混燃的可行性。為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨。液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，火電廠SCR系統(tǒng)普遍采用液氨制備脫硝還原劑。液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā)，液氨屬于重大危險(xiǎn)源，其運(yùn)輸和儲(chǔ)存都具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。為降低火電廠使用液氨脫硝的安全風(fēng)險(xiǎn)，一些新的制氨技術(shù)在火電廠得到應(yīng)用，如尿素水解制氨技術(shù)、尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)、尿素直噴制氨技術(shù)和氨水制氨技術(shù)等，但這些方法仍然依賴于外部原料的輸入，無法徹底消除危險(xiǎn)原料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)，并且制氨成本較高，影響了脫硝裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種火電廠制氨儲(chǔ)能及脫硝的系統(tǒng)及其方法，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，經(jīng)濟(jì)可行。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種火電廠制氨儲(chǔ)能及脫硝的系統(tǒng)，包括連接設(shè)置在鍋爐上的電化學(xué)制氨裝置；

所述的電化學(xué)制氨裝置包括供電組件、反應(yīng)罐和氨儲(chǔ)罐；所述的供電組件的輸出端連接反應(yīng)罐的電源；所述的反應(yīng)罐的出口通過氨氣管路連接氨儲(chǔ)罐的進(jìn)口；所述的氨儲(chǔ)罐的出口分別通過管路與鍋爐內(nèi)部燃燒區(qū)和鍋爐尾部煙道連通；

所述的反應(yīng)罐上設(shè)置有電極陰極和電極陽極，內(nèi)部裝有電解質(zhì)；所述的電極陰極通入氮?dú)?，電極陽極通入氫氣。

進(jìn)一步的，所述的氨儲(chǔ)罐與鍋爐出口煙道連通的管路上設(shè)置有氨噴口；所述的氨噴口有若干個(gè)，均勻設(shè)置在SCR反應(yīng)器入口處的煙道內(nèi)，噴射方向和煙氣流動(dòng)方向一致。

進(jìn)一步的，所述的供電組件包括依次連接的過/再熱器、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)；所述的過/再熱器設(shè)置在鍋爐水平煙道內(nèi)，其出口通過水蒸氣管路連接汽輪機(jī)；所述的發(fā)電機(jī)的輸出端連接反應(yīng)罐的電源。

進(jìn)一步的，所述的反應(yīng)罐內(nèi)的電解質(zhì)采用混合熔鹽。

進(jìn)一步的，所述的氨儲(chǔ)罐的出口與鍋爐內(nèi)部燃燒區(qū)和鍋爐尾部煙道連通的管路上分別設(shè)置有第一控制閥和第二控制閥。