一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法，水电解得到氢气和氧气，氧气至纯氧燃烧锅炉；氧气和燃料在纯氧燃烧锅炉内燃烧，产生的原烟气排至烟气净化系统，生物质燃料燃烧产生的热量经蒸汽管道的蒸汽接入汽轮机做功，带动电厂的发电机发电，同时为电解水制氢系统供电，实现燃烧生物质燃料的热能转换；烟气净化系统将原烟气进行处理得到固废和净烟气，净烟气排至二氧化碳捕集系统中，对净烟气处理得到纯净二氧化碳，进行收集存储和利用，本发明专利技术对弃风、弃光、弃水等能源生产中的余电转换，转换为氧气和氢能，采用氧气进行助燃生物质燃料，将产生的热量、废料和废气进行存储，实现能量转换的同时，能够降低二氧化碳的排放量，实现碳的负排放。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法
本专利技术涉及节能减排领域，具体涉及一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法。
技术介绍
电厂每年弃风、弃光、弃水现象较为严峻，需要发展规模化的储能系统，以满足电网对绿色能源的消纳。氢能具有能量密度高，清洁高效的特点，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。当前全球氢气消费量超过99％是通过化石燃料制取的。化石燃料直接制氢会造成大量的碳排放，与我们的碳中和目标背道而驰。电解水制氢的高昂成本主要源于电费，成本是化石燃料的2倍多。燃煤电厂是二氧化碳排放大户。现役燃煤发电机组，由于设计阶段没有考虑二氧化碳捕捉的问题，若通过改造的方式实现碳捕集，工艺改动大，投入的费用高。生物质能碳捕集与封存技术是一项非常具有前景的新型负排放技术。由于生物质中的碳来自大气环境，经光合作用被固定下来，而其在燃烧过程中，会产生大量的二氧化碳，因此对生物质能的利用结合碳捕集与封存技术，不仅可以降低能源使用过程中的碳排放，还会使空气中二氧化碳浓度下降，该过程可以抵消常规能源生产中的碳排放，达到碳中和的目的；同时，在空气中的燃烧，使得生物质的利用率较低。
技术实现思路
针对现有技术中存在生物质燃烧的碳排放以及燃烧成本较高的问题，本专利技术提供一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种生物质纯氧燃烧发电系统，包括电解水制氢系统、纯氧燃烧锅炉、烟气净化系统、二氧化碳捕集系统和电厂；所述电解水制氢系统的氧气出口连接纯氧燃烧锅炉的进气口，且由电厂供电；所述纯氧燃烧锅炉的进料口连接生物质燃料存储系统的出料口，排烟口连接烟气净化系统的原烟气入口，蒸汽管道接入汽轮机；汽轮机的动力输出端连接电厂的发电机发电；所述烟气净化系统的排气口连接二氧化碳捕集系统的进气口；所述二氧化碳捕集系统的二氧化碳出气口连接二氧化碳存储及外供系统的进气口。进一步，电解水制氢系统的氢气出口分别连接氢能存储系统和氢能外供系统。进一步，纯氧燃烧锅炉的蒸汽管道还接入换热站。进一步，烟气净化系统设置有净烟气循环排气口，净烟气循环排气口连接纯氧燃烧锅炉的进气口。进一步，烟气净化系统的固废出口连接草木灰存储及外供系统的固废入口。进一步，纯氧燃烧锅炉的进气口和电解水制氢系统的氧气出口之间设置有气体混合装置。进一步，气体混合装置的输入端还设置有空气入口。进一步，电厂还包括太阳能发电、水能发电或风能发电。一种生物质纯氧燃烧发电方法，包括以下步骤：将水输入至电解水制氢系统中，进行电解得到氢气和氧气，氧气输出至纯氧燃烧锅炉；在纯氧燃烧锅炉内，氧气作为助燃物，生物质燃料燃烧，产生原烟气排至烟气净化系统；生物质燃料燃烧产生的热量经蒸汽管道的蒸汽接入汽轮机做功，带动电厂的发电机发电，同时为电解水制氢系统供电；烟气净化系统将原烟气进行处理得到净烟气，并排至二氧化碳捕集系统中；二氧化碳捕集系统捕集净烟气中的二氧化碳得到纯净二氧化碳，输出至二氧化碳存储及外供系统进行存储。进一步，部分净烟气排至纯氧燃烧锅炉的气体混合装置中与氧气混合后用以调节纯氧燃烧锅炉的燃烧氧量和燃烧温度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种生物质纯氧燃烧发电系统，依次连接电解水制氢氧系统、纯氧燃烧锅炉、烟气净化系统和二氧化碳捕集系统，电解水制氢系统利用电厂的余电，对水进行电解形成氧气和氢气，解决余电的浪费，同将氧气排至纯氧燃烧锅炉内，辅助纯氧燃烧锅炉内部生物质燃料的燃烧，使得燃料燃烧更加理想化，节约生物质燃料，减少烟气的排放，同时能够结合余电的利用，减少直接空分的成本；纯氧燃烧锅炉产生的热能从蒸汽管道传至汽轮机做功，进而带动电厂的发电机发电，可实现生物质能向电能的转换；纯氧燃烧锅炉产生的烟气依次传至烟气净化系统和二氧化碳捕集系统，可实现对烟气的净化和捕集存储和利用。本系统可以达到负二氧化碳排放的目的，消除弃风、弃光、弃水等能源生产中的浪费，降低氢能生产过程中的碳排放，利用电解水制氢过程的副产物纯氧，作为生物质纯氧燃烧的助燃剂，降低纯氧燃烧的成本，同时在生物质能燃烧过程中热能通过汽轮机做功于电厂的发电机发电，而其燃烧产生的二氧化碳通过与氧气混合调节燃烧温度，生物质能碳捕集与封存技术除了可以实现生物质能的利用，还可以实现碳的负排放。进一步，本系统设置氢能存储系统和氢能及外供系统，可实现对氢气的存储利用，节约能源，提高能源的利用率。进一步，烟气净化系统的固废出口连接草木灰存储及外供系统的固废入口，生物质纯氧燃烧产生的固体废物为草木灰，无其它掺杂，可肥田利用。进一步，纯氧燃烧锅炉的进气口和电解水制氢系统的氧气出口之间设置有气体混合装置，气体混合装置的输入端还设置有空气入口，气体混合装置对进入纯氧燃烧锅炉的氧气、净烟气和空气的比例进行调整，可实现对纯氧燃烧锅炉内部燃烧氧量和燃烧温度的调控，进而提高生物质燃料的利用率。一种生物质纯氧燃烧发电方法，本方法通过水进行电解得到氢气和氧气，氧气至纯氧燃烧锅炉；氧气和燃料在纯氧燃烧锅炉内燃烧，产生的原烟气排至烟气净化系统，生物质燃料燃烧产生的热量经蒸汽管道的蒸汽接入汽轮机做功，带动电厂的发电机发电，同时为电解水制氢系统供电，实现燃烧生物质燃料的热能转换；烟气净化系统将原烟气进行处理得到固废和净烟气，净烟气排至二氧化碳捕集系统中，二氧化碳捕集系统对净烟气处理得到纯净二氧化碳，并排至二氧化碳存储及外供系统，进行收集存储和利用，本方法能够实现对弃风、弃光、弃水等能源生产中的余电转换，转换为氧气和氢能，采用氧气进行助燃生物质燃料，将产生的热量、废料和废气进行存储，实现能量转换的同时，能够降低二氧化碳的排放量，实现碳的负排放。进一步，净烟气一部分排至纯氧燃烧锅炉中用以调节燃烧氧量和燃烧温度，实现内部系统的自我调节，实用性强。附图说明图1为本专利技术实施例中一种生物质纯氧燃烧发电系统示意图；图2为本专利技术实施例中一种生物质纯氧燃烧发电系统流程图。图中：电解水制氢系统1、纯氧燃烧锅炉2、烟气净化系统3、二氧化碳捕集系统4、氢能存储系统11、氢能外供系统12、电厂13、生物质燃料存储系统21、汽轮机22、换热站23、草木灰存储及外供系统31、二氧化碳存储及外供系统41。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利针对当前行业需求，提出的一种生物质纯氧燃烧发电系统及方法，利用谷电制氢，消除了弃风、弃光、弃水等能源生产中的浪费，降低了氢能生产过程中的碳排放，降低了纯氧燃烧的成本，实了现生物质能的利用和碳的负排放，固废草木灰还可肥田利用，一举数得，技术路线合理，且工程实施不存在难以克服的技术难点，大规模实施后可产生良好的经济效益和社会效益。一种生物质纯氧燃烧发电系统，如图2所示，包括依次连接的电解水制氢系统1、纯氧燃烧锅炉2、烟气净化系统3和二氧化碳捕集系统4；电解水制氢系统1的出气口连接纯氧燃烧锅炉2的进气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，包括电解水制氢系统(1)、纯氧燃烧锅炉(2)、烟气净化系统(3)、二氧化碳捕集系统(4)和电厂(13)；/n所述电解水制氢系统(1)的氧气出口连接纯氧燃烧锅炉(2)的进气口，且由电厂(13)供电；/n所述纯氧燃烧锅炉(2)的进料口连接生物质燃料存储系统(21)的出料口，排烟口连接烟气净化系统(3)的原烟气入口，蒸汽管道接入汽轮机(22)；汽轮机(22)的动力输出端连接电厂(13)的发电机发电；/n所述烟气净化系统(3)的排气口连接二氧化碳捕集系统(4)的进气口；/n所述二氧化碳捕集系统(4)的二氧化碳出气口连接二氧化碳存储及外供系统(41)的进气口。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，包括电解水制氢系统(1)、纯氧燃烧锅炉(2)、烟气净化系统(3)、二氧化碳捕集系统(4)和电厂(13)；
所述电解水制氢系统(1)的氧气出口连接纯氧燃烧锅炉(2)的进气口，且由电厂(13)供电；
所述纯氧燃烧锅炉(2)的进料口连接生物质燃料存储系统(21)的出料口，排烟口连接烟气净化系统(3)的原烟气入口，蒸汽管道接入汽轮机(22)；汽轮机(22)的动力输出端连接电厂(13)的发电机发电；
所述烟气净化系统(3)的排气口连接二氧化碳捕集系统(4)的进气口；
所述二氧化碳捕集系统(4)的二氧化碳出气口连接二氧化碳存储及外供系统(41)的进气口。


2.根据权利要求1所述一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，所述电解水制氢系统(1)的氢气出口分别连接氢能存储系统(11)和氢能外供系统(12)。


3.根据权利要求1所述一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，所述纯氧燃烧锅炉(2)的蒸汽管道还接入换热站(23)。


4.根据权利要求1所述一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，所述烟气净化系统(3)设置有净烟气循环排气口，净烟气循环排气口连接纯氧燃烧锅炉(2)的进气口。


5.根据权利要求1所述一种生物质纯氧燃烧发电系统，其特征在于，所述烟气净化系统(3)的固废出口连接草木灰存储及外供系统(31)的固废入口。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张波，陆续，张向宇，向小凤，徐宏杰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61