利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统技术方案

本发明专利技术的利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统属于新能源电力消纳及燃煤电站减碳领域，该系统包括能源发电装置、电解制氢槽、空气分离装置、氨合成塔、供氨系统、氨燃烧器、煤粉锅炉，能源发电装置的输出端与电解制氢槽和空气分离装置的电源接口连接，电解制氢槽的氢气出口与氨合成塔的氢气入口连通，空气分离装置的氮气出口与氨合成塔的氮气入口连通。煤粉锅炉的炉膛壁面上设有氨燃烧器，氨合成塔合成的绿氨通过供氨系统输送至氨燃烧器，最后喷入煤粉锅炉中燃烧，替代部分燃煤。本发明专利技术利用新能源电力制取绿氢、绿氮，然后合成更便于输送和储存的绿氨，最终以绿氨为能源载体向外输送，有效缓解新能源并网输送难题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统


[0001]本专利技术属于新能源电力消纳及燃煤电站减碳领域，具体为利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统。

技术介绍

[0002]在碳达峰、碳中和目标背景下，以新能源为主体的我国新型电力系统正在加速构建。然而，在新能源发电装机容量迅速增加的背后，消纳问题逐步凸显。由于新能源发电随机性、波动性、间歇性较大，且风光资源丰富地区远离负荷中心，对电网柔性可控能力和外送互济能力提出更高要求，新能源发电并网成为制约其发展的重要因素。
[0003]提高新能源就地消纳能力是缓解新能源并网输送难题有利措施。利用新能源电力通过电解水制氢，可实现对波动性较大的新能源的就地消纳与储存，还能避免传统化石能源制氢的碳排放问题。然而绿氢长距离输送成本及安全性成为制约绿氢发展的重要因素。氨比氢更容易液化，储存和运输技术成熟、应用广泛。因此，制取绿氢后，还可再利用部分新能源电力分离空气制取氮气，将氮气与绿氢发生化学合成反应得到绿氨，最终以绿氨为能源载体向外输送。
[0004]燃煤电站作为用煤大户，排放的烟气中含有大量二氧化碳，通常是区域内的碳排放主要贡献者。通过使用无碳燃料替代煤炭，可以从源头上减少电站碳排放。氨能量密度高，可作为燃料使用，并且氨燃烧时不产生二氧化碳。因此，燃煤电站可利用氨作燃料，替代部分煤炭。由于绿氨全生命周期零碳排放，燃煤电站掺烧绿氢可真正达到降碳的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，既能解决新能源消纳问题，同时又可降低燃煤电站碳排放，适应与引领“双碳”目标的实现。
[0006]为此，本专利技术提供一种利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，包括能源发电装置、电解制氢槽、空气分离装置、氨合成塔、供氨系统、氨燃烧器、煤粉锅炉，所述能源发电装置的输出端与电解制氢槽和空气分离装置的电源接口连接，电解制氢槽的氢气出口与氨合成塔的氢气入口连通，空气分离装置的氮气出口与氨合成塔的氮气入口连通；所述煤粉锅炉的炉膛壁面上设有氨燃烧器，氨合成塔合成的绿氨通过供氨系统输送至氨燃烧器，最后喷入煤粉锅炉中燃烧，替代部分燃煤。
[0007]优选地，绿氨替代煤炭的比例为0
‑
50%。
[0008]优选地，所述电解制氢槽可采用碱性液体电解、质子交换膜水电解或固体氧化物水电解。
[0009]优选地，所述氨燃烧器为液氨燃烧器或氨气燃烧器，所述氨燃烧器设有空气入口和液氨或者氨气入口。
[0010]优选地，所述供氨系统为液氨供应系统或者氨气供应系统。
[0011]优选地，所述供氨系统包括液氨储罐、液氨输送泵和供氨管路，液氨储罐的出口与液氨输送泵的入口连通，液氨输送泵的出口与氨燃烧器的氨入口连通。
[0012]优选地，所述供氨系统还包括氨气蒸发器，液氨储罐的出口与液氨输送泵的入口连通，液氨输送泵的出口与氨气蒸发器的入口连通，氨气蒸发器的出口与氨燃烧器的氨入口连通。
[0013]优选地，所述煤粉锅炉采用四角切圆燃烧方式、前后墙对冲燃烧方式或W型火焰燃烧方式。
[0014]优选地，所述能源发电装置包括风力发电装置或者太阳能发电装置。
[0015]优选地，所述能源发电装置所发电力用于为电解制氢槽、氢气空气分离装置和氮气供电。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果为：（1）本专利技术利用新能源电力制取绿氢、绿氮，然后合成更便于输送和储存的绿氨，最终以绿氨为能源载体向外输送，有效缓解新能源并网输送难题。
[0017]（2）本专利技术中燃煤电站掺烧绿氨，替代0~50%的动力用煤，氨燃烧过程中不产生碳，可有效减少燃煤电站碳排放。
[0018]（3）绿氨全生命周期无碳排放，氨制备、运输、储存产业链成熟，是一种适合推广应用的绿色能源。
[0019]（4）本专利技术根据机组负荷、煤种特性及加入量等因素，合理选择掺氨比例，通过控制一次风量、二次风量、喷氨量，实现炉内稳定燃烧。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的低碳发电系统的示意图。
[0021]附图标注：1
‑
能源发电装置、2
‑
电解制氢槽、3
‑
氢气、4
‑
空气分离装置、5
‑
氮气、6
‑
氨合成塔、7
‑
绿氨、8
‑
煤粉锅炉、9
‑
氨燃烧器、10
‑
供氨系统。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步说明。
[0023]在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本专利技术实施方式及本专利技术范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0026]如图1所示，利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统包括能源发电装置1、电解制氢槽2、空气分离装置4、氨合成塔6、供氨系统10、氨燃烧器9、煤粉锅炉8。
[0027]能源发电装置1包括风力发电装置或者太阳能发电装置。能源发电装置1所发电力用于为电解制氢槽2、氢气3空气分离装置4和氮气5供电，解决新能源电力消纳问题。能源发电装置1的输出端与电解制氢槽2和空气分离装置4的电源接口连接，电解制氢槽2的氢气出口与氨合成塔6的氢气入口连通，空气分离装置4的氮气出口与氨合成塔6的氮气入口连通。电解制氢槽2可采用碱性液体电解、质子交换膜水电解或固体氧化物水电解。位于A地的光伏电站配套建设绿氨合成装置，电解制氢槽2和空气分离装置4及其配套电动设备所需电源由光伏发电提供。
[0028]煤粉锅炉8的炉膛壁面上设有氨燃烧器9，氨合成塔6合成的绿氨通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，其特征在于，包括能源发电装置（1）、电解制氢槽（2）、空气分离装置（4）、氨合成塔（6）、供氨系统（10）、氨燃烧器（9）、煤粉锅炉（8），所述能源发电装置（1）的输出端与电解制氢槽（2）和空气分离装置（4）的电源接口连接，电解制氢槽（2）的氢气出口与氨合成塔（6）的氢气入口连通，空气分离装置（4）的氮气出口与氨合成塔（6）的氮气入口连通；所述煤粉锅炉（8）的炉膛壁面上设有氨燃烧器（9），氨合成塔（6）合成的绿氨通过供氨系统（10）输送至氨燃烧器（9），最后喷入煤粉锅炉（8）中燃烧，替代部分燃煤。2.根据权利要求1所述的利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，其特征在于，绿氨替代煤炭的比例为0
‑
50%。3.根据权利要求1所述的利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，其特征在于，所述电解制氢槽（2）可采用碱性液体电解、质子交换膜水电解或固体氧化物水电解。4.根据权利要求1所述的利用绿氨为载体的新能源与燃煤电站耦合的低碳发电系统，其特征在于，所述氨燃烧器（9）为液氨燃烧器或氨气燃烧器，所述氨燃烧器（9）设有空气入口和液氨或者氨气入口。5.根据权利要求1所述的利用绿氨为载体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑妍，陈训强，段威，劳俊，
申请(专利权)人：国能龙源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：