[發明專利]利用綠氨為載體的新能源與燃煤電站耦合的低碳發電系統

在審

• 申請號: 202210403320.6
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114719250A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 鄭妍;陳訓強;段威;勞俊
• 申請（專利權）人: 國能龍源環保有限公司
• 主分類號: F23C7/00
• 分類號: F23C7/00;C25B1/04;C25B9/65;C01B21/04;C01C1/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 唐曉麗

本發明的利用綠氨為載體的新能源與燃煤電站耦合的低碳發電系統屬于新能源電力消納及燃煤電站減碳領域，該系統包括能源發電裝置、電解制氫槽、空氣分離裝置、氨合成塔、供氨系統、氨燃燒器、煤粉鍋爐，能源發電裝置的輸出端與電解制氫槽和空氣分離裝置的電源接口連接，電解制氫槽的氫氣出口與氨合成塔的氫氣入口連通，空氣分離裝置的氮氣出口與氨合成塔的氮氣入口連通。煤粉鍋爐的爐膛壁面上設有氨燃燒器，氨合成塔合成的綠氨通過供氨系統輸送至氨燃燒器，最后噴入煤粉鍋爐中燃燒，替代部分燃煤。本發明利用新能源電力制取綠氫、綠氮，然后合成更便于輸送和儲存的綠氨，最終以綠氨為能源載體向外輸送，有效緩解新能源并網輸送難題。

技術領域

本發明屬于新能源電力消納及燃煤電站減碳領域，具體為利用綠氨為載體的新能源與燃煤電站耦合的低碳發電系統。

背景技術

在碳達峰、碳中和目標背景下，以新能源為主體的我國新型電力系統正在加速構建。然而，在新能源發電裝機容量迅速增加的背后，消納問題逐步凸顯。由于新能源發電隨機性、波動性、間歇性較大，且風光資源豐富地區遠離負荷中心，對電網柔性可控能力和外送互濟能力提出更高要求，新能源發電并網成為制約其發展的重要因素。

提高新能源就地消納能力是緩解新能源并網輸送難題有利措施。利用新能源電力通過電解水制氫，可實現對波動性較大的新能源的就地消納與儲存，還能避免傳統化石能源制氫的碳排放問題。然而綠氫長距離輸送成本及安全性成為制約綠氫發展的重要因素。氨比氫更容易液化，儲存和運輸技術成熟、應用廣泛。因此，制取綠氫后，還可再利用部分新能源電力分離空氣制取氮氣，將氮氣與綠氫發生化學合成反應得到綠氨，最終以綠氨為能源載體向外輸送。

燃煤電站作為用煤大戶，排放的煙氣中含有大量二氧化碳，通常是區域內的碳排放主要貢獻者。通過使用無碳燃料替代煤炭，可以從源頭上減少電站碳排放。氨能量密度高，可作為燃料使用，并且氨燃燒時不產生二氧化碳。因此，燃煤電站可利用氨作燃料，替代部分煤炭。由于綠氨全生命周期零碳排放，燃煤電站摻燒綠氫可真正達到降碳的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用綠氨為載體的新能源與燃煤電站耦合的低碳發電系統，既能解決新能源消納問題，同時又可降低燃煤電站碳排放，適應與引領“雙碳”目標的實現。

為此，本發明提供一種利用綠氨為載體的新能源與燃煤電站耦合的低碳發電系統，包括能源發電裝置、電解制氫槽、空氣分離裝置、氨合成塔、供氨系統、氨燃燒器、煤粉鍋爐，所述能源發電裝置的輸出端與電解制氫槽和空氣分離裝置的電源接口連接，電解制氫槽的氫氣出口與氨合成塔的氫氣入口連通，空氣分離裝置的氮氣出口與氨合成塔的氮氣入口連通；

所述煤粉鍋爐的爐膛壁面上設有氨燃燒器，氨合成塔合成的綠氨通過供氨系統輸送至氨燃燒器，最后噴入煤粉鍋爐中燃燒，替代部分燃煤。

優選地，綠氨替代煤炭的比例為0-50%。

優選地，所述電解制氫槽可采用堿性液體電解、質子交換膜水電解或固體氧化物水電解。

優選地，所述氨燃燒器為液氨燃燒器或氨氣燃燒器，所述氨燃燒器設有空氣入口和液氨或者氨氣入口。

優選地，所述供氨系統為液氨供應系統或者氨氣供應系統。

優選地，所述供氨系統包括液氨儲罐、液氨輸送泵和供氨管路，液氨儲罐的出口與液氨輸送泵的入口連通，液氨輸送泵的出口與氨燃燒器的氨入口連通。

優選地，所述供氨系統還包括氨氣蒸發器，液氨儲罐的出口與液氨輸送泵的入口連通，液氨輸送泵的出口與氨氣蒸發器的入口連通，氨氣蒸發器的出口與氨燃燒器的氨入口連通。

優選地，所述煤粉鍋爐采用四角切圓燃燒方式、前后墻對沖燃燒方式或W型火焰燃燒方式。

優選地，所述能源發電裝置包括風力發電裝置或者太陽能發電裝置。