[實用新型]燃煤電廠碳捕集耦合電解水制氫聯產化工品系統

有效

• 申請號: 202220176906.9
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN216712257U
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 馮靜;彭紅文
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/65;C25B15/08;B01D53/62;B01D53/78;B01D53/96;C07C1/12;C07C9/04;C07C31/04
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

本實用新型涉及一種燃煤電廠碳捕集耦合電解水制氫聯產化工品系統，包括碳捕集子系統、電解水子系統、產品轉化子系統、可再生能源發電子系統以及富氧燃燒子系統。本實用新型的方案實現了不同工藝系統的產品和原料的整合以及能量的梯級利用，耦合系統的能量轉化效率相比獨立系統得到提升，解決了燃煤電廠碳捕集的下游利用、化工產品的原料供應和匹配以及鍋爐富氧燃燒的氧氣來源問題，既實現了經濟可行的燃煤電廠碳捕集和靈活性改造，也達到了二氧化碳資源化利用的目標。

技術領域

本實用新型屬于動力工程領域，具體地涉及一種燃煤電廠碳捕集耦合電解水制氫聯產化工品系統。

背景技術

目前電廠捕集的二氧化碳缺少較佳的下游利用方向，碳捕集項目的經濟性較差，解決好二氧化碳的下游利用方式將是實施碳捕集的關鍵。

二氧化碳可以和氫氣合成，進一步生產甲烷、甲醇等化工產品，但由于需要外供氫氣而存在成本高的問題。

可再生能源發電存在資源不穩定的問題，需要配套一定容量的儲能裝置，因而存在使用不便以及過剩的電能被浪費的問題。

再者，燃煤發電機組的發展趨勢是進一步提高運行靈活性，增強調峰能力。在各種燃煤發電機組靈活性改造技術中，燃煤鍋爐富氧燃燒技術通過將部分燃燒器的空氣替換為純氧，可以使得鍋爐在更低的負荷下穩定運行，從而提高發電機組的負荷運行范圍，但由于需要外供氧氣而存在成本增加的問題。

實用新型內容

基于現有技術中存在的問題，本實用新型提供了一種燃煤電廠碳捕集耦合電解水制氫聯產化工品系統，通過系統耦合、集成，解決了燃煤電廠碳捕集的下游利用、化工產品的原料供應和匹配以及鍋爐富氧燃燒的氧氣來源問題，既實現了經濟可行的燃煤電廠碳捕集和靈活性改造，也達到了二氧化碳資源化利用的目標。

依據本實用新型的技術方案，本實用新型提供了一種燃煤電廠碳捕集耦合電解水制氫聯產化工品系統，其特征在于，包括碳捕集子系統、電解水子系統、產品轉化子系統、可再生能源發電子系統以及富氧燃燒子系統；可再生能源發電子系統與電解水子系統相連接，電解水子系統具有氧氣輸出端和氫氣輸出端，氧氣輸出端與富氧燃燒子系統相連接，氫氣輸出端與產品轉化子系統相連接，碳捕集子系統具有二氧化碳輸出端，二氧化碳輸出端與產品轉化子系統相連接。

進一步地，碳捕集子系統包括吸收塔、再生塔和二氧化碳儲罐；吸收塔與再生塔之間通過貧富液循環系統相連接；貧富液循環系統具有管路系統，在吸收塔、再生塔和貧富液循環系統中容納有吸收劑；再生塔和二氧化碳儲罐通過管路連接；吸收塔的頂部具有水洗設備。

進一步地，電解水子系統包括電解槽、補水裝置、堿液制備補充裝置、氫氣純化裝置、氫氣儲罐、氧氣純化裝置以及氧氣儲罐；補水裝置具有第一出水管和第二出水管，第一出水管連接電解槽，第二出水管連接堿液制備補充裝置，堿液制備補充裝置連接電解槽；電解槽連接有循環冷卻裝置；電解槽的陽極一端通過管路連接有氧氣純化裝置，氧氣純化裝置的另一端連接氧氣儲罐；電解槽的陰極一端通過管路連接有氫氣純化裝置，氫氣純化裝置的另一端連接氫氣儲罐。

進一步地，產品轉化子系統包括依次相連的混合器、預熱器、反應器、冷凝器和氣液分離器；二氧化碳儲罐與混合器通過第一緩沖罐相連，氫氣儲罐與混合器通過第二緩沖罐相連。

優選地，產品轉化子系統具有副產物水輸出端，副產物水輸出端與電解水子系統通過管路相連接。

具體地，氣液分離器具有副產物水輸出端，副產物水輸出端與補水裝置通過管路相連接。

進一步地，富氧燃燒子系統包括依次通過管路連接的第三緩沖罐和富氧燃燒器；第三緩沖罐與氧氣儲罐通過管路相連接，并且第三緩沖罐與氧氣儲罐之間的管路中設置有減壓閥。

在一具體實施方式中，二氧化碳儲罐具有兩個輸出端，其中一個輸出端與第一緩沖罐通過管路連接，另一個輸出端通過管路連接二氧化碳產品封裝設備。