[發明專利]火電廠電解海水制氫系統和方法

有效

• 申請號: 202110786355.8
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113502485B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 楊豫森;張帥;彭爍;黃永琪
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B1/34;C25B9/00;C01D1/42;C02F9/10;C02F1/16;C02F5/02;C02F103/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

本發明提出一種火電廠電解海水制氫系統，包括：火電機組；海水凈化組件，所述海水凈化組件與所述火電機組相連，所述火電機組用于將發電產生的至少一部分煙氣供給到所述海水凈化組件，以利用所述煙氣中的二氧化碳凈化原料海水；海水蒸發濃縮組件，所述海水蒸發濃縮組件與所述海水凈化組件相連，用于從海水凈化組件接收凈化后的海水并對所述凈化后的海水進行濃縮處理；電解槽，所述電解槽與火電機組和海水蒸發濃縮組件相連，用于從海水蒸發濃縮組件接收濃縮后的海水并對濃縮后的海水進行電解。火電機組產生的煙氣經過脫硫和初級減碳凈化處理后，得到的凈煙氣中的CO₂能夠與海水中的鈣鎂離子進行反應沉淀，去除了海水中的鈣鎂離子。

技術領域

本發明涉及電解制氫技術領域，尤其涉及一種火電廠電解海水制氫系統和方法。

背景技術

氫能作為一種綠色能源，可用于發電、發熱、交通燃料等領域，具有零污染、熱值高、可存儲、儲量足、應用廣等優點。大力發展氫能將有助于許多行業實現零碳排放的目標。

在過去的幾十年中，氫能的制備技術一直是各國研究的重點，也都取得了顯著的成果，當前最主流的制氫方法有甲烷蒸汽重整、甲烷自熱重整、電解水制氫、工業副產品或工業廢渣提取等。同時，各種新技術也廣泛運用于制氫行業當中，從而提升制氫效率，降低能源消耗，降低碳排放，例如過程強化技術、碳捕集及封存技術等。

常規電解制氫工藝，直接針對純水進行電解。但地球整個環境中淡水和純水資源十分有限，最為豐富的水資源是海水資源，如果能夠直接電解海水實現制氫工藝，則可以極大拓寬氫能的應用前景。

另一方面，火電廠目前的調峰調頻主要包括機組協調控制升降負荷調峰調頻以及外掛電鍋爐、外掛儲能電池等外掛調峰調頻措施。機組協調升降負荷調峰調頻存在對機組運行人員操作要求高、頻繁升降負荷減少機組鍋爐汽機壽命等問題。外掛儲能電池存在投資高、電池充放電次數有限、電池容易發生火災等問題；外掛電鍋爐調峰調頻存在產生的蒸汽或熱水需要有用戶，不適合非采暖區域等問題。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種火電廠電解海水制氫系統，火電機組產生的煙氣經過脫硫和初級減碳凈化處理后，得到的凈煙氣中的CO₂能夠與海水中的鈣鎂離子進行反應沉淀，去除了海水中的鈣鎂離子，進而有效防止海水電解過程中大量的鈣鎂離子，直接電解會導致離子膜或隔膜堵塞和損壞的情況，同時通過海水中鈣鎂離子與凈煙氣中CO₂反應，實現對凈煙氣中CO₂的捕捉，降低了凈煙氣中CO₂的含量，降低碳排放，并且利用火電機組的富余調峰電量給電解槽供電，不僅降低了火電機組的壓力，并且降低了能源消耗，同時實現了最低用電成本的電解槽生產氫氣的目的，并且在生產氫氣的同時還能夠生成燒堿和氯氣。

為達到上述目的，本發明提出的一種火電廠電解海水制氫系統，包括：

火電機組；海水凈化組件，所述海水凈化組件與所述火電機組相連，所述火電機組用于將發電產生的至少一部分煙氣供給到所述海水凈化組件，以利用所述煙氣中的二氧化碳凈化原料海水；海水蒸發濃縮組件，所述海水蒸發濃縮組件與所述海水凈化組件相連，用于從所述海水凈化組件接收凈化后的海水并對所述凈化后的海水進行濃縮處理；電解槽，所述電解槽與所述火電機組和所述海水蒸發濃縮組件相連，用于從所述海水蒸發濃縮組件接收濃縮后的海水并對所述濃縮后的海水進行電解，以得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉溶液，以利用所述氫氧化鈉溶液制備燒堿。

優選地，還包括煙氣處理組件，所述煙氣處理組件分別與所述火電機組和所述海水凈化組件相連，用于將所述火電機組發電產生的煙氣進行凈化處理，以利用所述凈化處理的至少一部分煙氣供給到所述海水凈化組件。

優選地，所述電解槽的功率可調以用于所述火電機組的調峰調頻。