一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统，包括电厂集控调峰调频控制模块、锅炉富氧燃烧模块、电解制氢调峰调频设备。此系统不但可增强锅炉本身的减负荷能力，可以使得机组一年四季可以随时进行深度调峰调频操作，从而极大地增加火电机组的灵活性，广泛适用于热电联产机组或纯凝机组，而且通过电厂内部提供清洁燃料，环境污染小，实现了电厂资源的有效利用，提高了电厂的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统
本专利技术涉及火力发电
，特别涉及一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统及其方法。
技术介绍
在中国三北地区电力市场容量富裕，燃机、抽水蓄能等可调峰调频电源稀缺，电网调峰调频与火电机组灵活性之间矛盾突出，电网消纳风电、光电、水电及核电等新能源的能力不足，弃风、弃光、弃水和弃核现象严重。现有技术中热电联产机组包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、除氧器、电网，“以热定电”方式运行，冬季由于热电耦合造成供热机组调峰调频能力仅为10％左右。随着能源局在2016年开展的22个火电灵活性示范项目的实施，未来冬季调峰调频可以得到一定程度的缓解。但是在夏季除了机组降负荷或停机之外如何调峰调频，特别是增加夏季调峰调频的同时保证火电厂的经济性，是摆在众多火电厂面前的一个难题。夏季及冬季火电机组在启停及低负荷稳燃时需消耗大量燃油。近年来，我国火电行业普遍采用等离子、气化小油枪等点火稳燃技术，以节约燃油。这些技术由于其内在机理的原因，面对煤种多样性的特殊国情，在实际应用中存在一定的局限。近年来，富氧点火稳燃技术在国内个别电厂进行了成功的技改，克服了等离子、气化小油枪等传统节油点火技术煤种适应性狭窄、运行不稳、燃尽率偏低的技术难点，可适用于烟煤、贫煤、无烟煤，运行稳定，节油幅度大。近年来，随着清洁能源发电需求的日益增长，氢气逐渐成为电能存储的理想载体。电解水制氢是一种高效、清洁的制氢技术，其制氢工艺简单，产品纯度高，氢气、氧气纯度一般可达99.9％，是最有潜力的大规模制氢技术。通过将清洁能源发电经过电解水制氢技术，将清洁能源产生的电能转化为氢能进行储存，将产生的氧气用于锅炉低负荷的富氧燃烧稳燃，一方面解决了在夏季除了机组降负荷或停机之外如何调峰调频，另一方面也实现了电厂能源的有效利用，必将成为未来火电灵活性调峰和电网调频的一种有利手段。
技术实现思路
本专利技术创新性地将锅炉富氧燃烧技术和电解制氢制氧调峰调频技术进行了结合，通过电厂集控调峰调频控制模块获取当前电网对电厂的需求电负荷数据，并基于电厂的需求电负荷数据对锅炉富氧燃烧模块或/和电解制氢调峰调频设备下达增减负荷指令，达到机组深度调峰调频的目的。利用本专利技术的系统可以最低成本地实现机组深度调峰调频，而且可以达到任意时间进行电力调峰调频的效果。另一方面通过电厂内部提供清洁燃料，环境污染小，同时实现了电厂资源的有效利用，提高了电厂的经济性。为达到本专利技术的所述的目的，采用以下技术方案：一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统，所述系统包括：电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；锅炉富氧燃烧模块，包括低负荷富氧燃烧稳燃装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过控制锅炉燃料增减来调节锅炉负荷，在锅炉低负荷情况下投入低负荷富氧燃烧稳然装置进行锅炉稳燃；电解制氢调峰调频设备，包括电解制氢装置，分别与电厂集控调峰调频控制模块和低负荷富氧燃烧稳燃装置连接，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氢气燃料或氧气，并且在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过调节电解制氢装置的耗电功率调节机组负荷。进一步，所述的电解制氢调峰调频设备还包括氧气罐，分别连接电解制氢装置和低负荷富氧燃烧稳燃装置，将电解制氢装置产生的氧气进行存储，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氧气。进一步，所述的电解制氢调峰调频设备还包括氢气罐，分别连接电解制氢装置和低负荷富氧燃烧稳燃装置，将电解制氢装置产生的氢气进行存储，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氢气。进一步，在电厂集控调峰调频控制模块下达减负荷指令时，通过低负荷下投入锅炉富氧燃烧模块或增加电解制氢装置的耗电功率，达到机组减负荷的目的。进一步，在电厂集控调峰调频控制模块下达减负荷指令时，首先由锅炉减负荷，则锅炉通过减少燃料供给量将锅炉负荷降到预设值X时，投入低负荷富氧燃烧稳燃装置，使机组负荷降低到低负荷稳燃的下限值Y，再增加电解制氢装置的耗电功率，将机组剩余的发电量全部供给电解制氢装置，从而实现对外上网电量减少的目的。进一步，所述的低负荷富氧燃烧稳然装置包括氧气输送装置、燃料输送装置、富氧燃烧器、自动控制系统，所述氧气输送装置的氧气来自电解制氢装置制备，或者来自外部购买的氧气钢瓶。进一步，所述燃料输送装置中的燃料为燃油、燃气、氢气、煤粉中的任意一种。进一步，所述电解制氢装置是碱性水溶液电解制氢槽、质子膜电解槽、固体聚合物电解槽或高温固体氧化物电解槽中的至少一种。进一步，所述氧气罐将氧气以高压气态形式或低温液氧形式进行存储。进一步，所述氢气罐将氢气以氢油形式、高压气态形式、超低温液氢形式中至少一种进行存储。本专利技术的调峰调频系统，通过锅炉富氧燃烧模块和电解制氢调峰调频设备的结合，可以达到下面有益效果：1.可以利用电解制氢调峰调频设备获得免费的纯氧，极大降低富氧燃烧模块的运行费用；2.可以利用低负荷富氧燃烧稳燃装置与电解制氢调峰调频设备相结合，从而达到最大深度调峰调频的效果。同时电力电解制氢制氧，变相利用了弃风弃光电力，氧气或氢气的制取电费成本接近于零，提高经济性；3.利用电解制氢制备的氢气送入锅炉内的富氧燃烧模块，降低了富氧燃烧的燃料成本；4.利用氢气的高热值和易燃性，结合氧气使得富氧燃烧的稳燃效果更佳。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例提供电厂集控调峰调频控制模块的结构示意图；图3是本专利技术第一实施例提供的一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统的调峰调频方法的流程图；图4是本专利技术第二实施例提供的一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统的调峰调频方法的流程图；图5是本专利技术第四实施例提供的一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统的结构示意图；附图标记：1为锅炉、2为汽轮机、3为发电机、4为电网、5为凝汽器、6为除氧器、7为低负荷富氧燃烧稳然装置、8为电解制氢装置、9为氧气罐、10为氢气罐、11为对外销售纯氧模块、12为氢气供给管路、13为电厂集控调峰调频控制模块、14为氢气对外输出模块、15为氧气供给管路、131为获取模块、132为判断模块、133为控制模块。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例1如图1所示，一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统，所述系统包括：电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；锅炉富氧燃烧模块，包括低负荷富氧燃烧稳燃装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过控制锅炉燃料增减来调节锅炉负荷，在锅炉低负荷情况下投入低负荷富氧燃烧稳然装置进行锅炉稳燃；电解制氢调峰调频设备，包括电解制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统，其特征在于，所述系统包括：电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；锅炉富氧燃烧模块，包括低负荷富氧燃烧稳燃装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过控制锅炉燃料增减来调节锅炉负荷，在锅炉低负荷情况下投入低负荷富氧燃烧稳然装置进行锅炉稳燃；电解制氢调峰调频设备，包括电解制氢装置，分别与电厂集控调峰调频控制模块和低负荷富氧燃烧稳燃装置连接，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氢气燃料或氧气，并且在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过调节电解制氢装置的耗电功率调节机组负荷。

【技术特征摘要】
1.一种锅炉富氧燃烧结合电解制氢调峰调频设备的系统，其特征在于，所述系统包括：电厂集控调峰调频控制模块，用于获取电网的当前需求负荷，并与电厂的实时发电量进行比对，根据比对结果，对厂内的设备下达调峰调频指令；锅炉富氧燃烧模块，包括低负荷富氧燃烧稳燃装置，与电厂集控调峰调频控制模块连接，用于在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过控制锅炉燃料增减来调节锅炉负荷，在锅炉低负荷情况下投入低负荷富氧燃烧稳然装置进行锅炉稳燃；电解制氢调峰调频设备，包括电解制氢装置，分别与电厂集控调峰调频控制模块和低负荷富氧燃烧稳燃装置连接，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氢气燃料或氧气，并且在电厂集控调峰调频控制模块下达增减负荷操作指令时，通过调节电解制氢装置的耗电功率调节机组负荷。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的电解制氢调峰调频设备还包括氧气罐，分别连接电解制氢装置和低负荷富氧燃烧稳燃装置，将电解制氢装置产生的氧气进行存储，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氧气。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的电解制氢调峰调频设备还包括氢气罐，分别连接电解制氢装置和低负荷富氧燃烧稳燃装置，将电解制氢装置产生的氢气进行存储，用于向低负荷富氧燃烧稳燃装置输送氢气。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，杨豫森，徐波，谭智，陈辉，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11