[发明专利]一种火电厂焦炭制氢系统和方法

说明书

本发明公开了一种火电厂焦炭制氢系统，包括火电厂蒸汽供给管道、焦炭供给装置、焦炭制氢装置、气体净化与分离装置和二氧化碳供给管路；焦炭制氢装置包括一氧化碳生产单元和氢气生产单元；一氧化碳生产单元连通于焦炭供给装置、二氧化碳供给管路和氢气生产单元；氢气生产单元连通于火电厂蒸汽供给管道、气体净化与分离装置的输入口；气体净化与分离装置从混合气中分离出氢气。利用本发明利用火电厂锅炉烟气余热供给焦炭制氢装置降低制氢能耗，同时焦炭的利用可大量减少煤炭运输成本和废水、废渣的产生量，并且利用火电厂设施处理废气、废水、废渣，可极大地降低氢气的生产成本。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，具体涉及一种在火电厂内利用焦炭和火电厂水蒸汽制氢的系统和方法。

背景技术

我国的能源结构表现为“富煤、贫油、少气”，相比于石油、天然气和其他能源资源，我国煤炭资源丰富，是世界最大的煤炭生产和消费国，产量占世界煤炭总产量的37％。煤炭在我国一次能源结构中的比例约为70％，预计这种局面在今后几十年内不会发生根本改变。然而目前我国煤炭大约80％以直接燃烧的方式产生电能，不仅效率低、浪费资源且污染环境，因此寻求煤炭的综合利用，提高煤炭附加值已成为近年来煤化工产业热点。

氢是目前公认的最洁净的燃料，也是非常重要的化工原料。因此，氢将成为21世纪的一种非常重要的洁净能源。目前，世界各国对制氢技术的发展都给予了高度重视。一般说来，制氢技术可以分为两大类：(1)水电解制氢；(2)从其它一次能源转换制氢，主要是以化石能源(煤、石油、天然气)为原料与水蒸汽在高温下发生重整转化反应生成氢。

煤是我国制氢的主要原料，虽然煤焦化副产的焦炉气也用于制氢，但煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位。煤气化制氢是先将煤炭与氧气发生燃烧反应，进而与水反应，得到以氢气和CO为主要成分的气态产品，然后经过脱硫净化，CO继续与水蒸气发生变换反应。而纯氧的制取需要空气分离装置，需要大量消耗能源。另外，CO与水蒸气的反应过程在气化炉内受到大量其他气体的干扰，反应效率低。

而且煤作为制氢原料，煤中含有大量水份及其他杂质，花费大量运输成本得到的煤原料在制氢工艺中产生大量废水废渣。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种火电厂焦炭制氢系统，利用煤焦化后的焦炭作为制氢原料，可大量减少运输成本和废水、废渣的产生量，并进一步将制氢生产设施与火电厂现有设备及环境进行结合，极大地降低氢气的生产成本和废气、废水、废渣的处理费用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种火电厂焦炭制氢系统，包括火电厂蒸汽供给管道、焦炭供给装置、焦炭制氢装置、气体净化与分离装置和二氧化碳供给管路；所述焦炭制氢装置包括一氧化碳生产单元和氢气生产单元；所述一氧化碳生产单元设有焦炭原料入料口、二氧化碳输入口和一氧化碳输出口，所述焦炭原料入料口连通于所述焦炭供给装置，所述二氧化碳输入口连通于所述二氧化碳供给管路的输出端；所述氢气生产单元包括有一氧化碳输入口、蒸汽输入口和混合气输出口，所述一氧化碳输入口连通于所述一氧化碳生产单元的一氧化碳输出口，所述蒸汽输入口连通于所述火电厂蒸汽供给管道的输出端，所述混合气输出口连通于所述气体净化与分离装置的输入口；所述气体净化与分离装置用于从混合气中分离出氢气和二氧化碳。

进一步地，所述焦炭制氢系统还包括启动阶段供给二氧化碳管路，所述启动阶段供给二氧化碳管路连接火电厂锅炉烟囱前的烟气引流管道或液态二氧化碳储罐，用于利用洁净烟气或液态二氧化碳满足启动阶段焦炭制氢装置中对二氧化碳的需求量。

进一步地，所述气体净化与分离装置的二氧化碳输出口连通于所述二氧化碳供给管路。

进一步地，所述火电厂蒸汽供给管道连通于所述火电厂锅炉的主蒸汽管道、汽轮机高压缸抽汽管道、汽轮机高压缸排汽管道、汽轮机再热热段蒸汽管道、汽轮机中压缸抽汽管道、汽轮机中压缸排汽管道中的任意一个或组合。