[实用新型]一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统

说明书

本实用新型公开了一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，从煤电机组热力循环中压缸排汽处引高温低品质蒸汽，由煤电机组电能出线端引电，在电解蒸汽装置内实现氢气和氧气的分离，降低制氢成本。本实用新型用煤电机组中压缸排汽为驱动汽源，在凝汽式蒸汽透平膨胀做功，拖动氢气压缩机，降低压缩耗功成本。将电解蒸汽装置出口的氢气余热、氧气余热，以及氢气压缩机出口的压缩热，在冷却器内传递给煤电机组凝结水泵出口低温水，回收原有技术中舍弃的“废热”，排挤低压缸回热系统抽汽，提升煤电机组热电经济性。

技术领域

本实用新型属于电解高温蒸汽制氢和液化储氢系统技术领域，涉及一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统。

背景技术

随着社会经济快速发展，能源消费总量迅猛增长，引起资源安全、环境问题日益突出。然而一次能源呈富煤、贫油、少气的结构，能源结构单一，碳排放量大，且能源结构安全风险大。因此，无论从降低碳排放还是从平衡能源消费结构的角度来讲，大力发展风、光等新能源电力，非常必要且迫在眉睫。但是风、光等新能源分布和电力需求在地理上和时序上呈现逆向分布现象，除发展超高压直流输电、煤电机组灵活性改造以及储能技术外，新能源的“就地生产，就地消费或存储或转化”是较为可行的技术方向。

氢能以其来源广、可存储、可转化再生、燃烧热值高、密度大、可电可燃、零污染的特殊禀性，是一种具备大规模推广的清洁高效的二次能源。

制备氢气方法有多种，比如水电解法、烃类水蒸汽重整制氢法、重油部分氧化重整控制氢方法。从整体环节的碳排放控制角度来讲，新能源电力+水电解法是未来发展趋势。水具备极强的热稳定性，在被加热到2000℃以上开始分解为氢和氧。在纯水中加入碱性导电质，每制取1m³氢气需耗电4-4.5kWh，耗水0.81kg。

水分解是一个耗热过程，随着被电解的水温度提高，需补入的电能降低，制氢耗电成本降低。目前电解水制氢技术的能耗成本仍处于较高水平，如何提升电解效率，降低制氢单耗称为氢能推广应用需要解决的关键问题之一。现有研究多集中于高效电解装置、电催化剂的研发，少数文献提出利用核能提供的热能或电加热器加热纯水使之汽化，降低电耗。分布式核能利用对长周期窄负荷段运行条件要求较高，安全可靠性仍未有效解决，目前不具备实质性推广应用的条件。电加热器方案从电网取电，可利用电网峰谷电价差政策优势降低耗电成本，但电解水制氢系统需长时间稳定运行，若谷期运行峰期停止将严重影响设备及系统安全，总体看电加热方案并未实现制氢电耗的有效降低。

氢气的运输环节中，常见的储运方式是高压气态氢及液态氢储运。高压气态鱼雷罐储氢运氢方式相对成熟，但是氢气的密度低，20MPa储运压力下的密度为14.4kg/m³，70MPa下的密度为仅为39kg/m³。液氢在常压下的密度为70.9kg/m³，相当于70MPa氢气的1.8倍。故低温液态储氢在存储密度、容量上等方面具有巨大的优势。但是目前的氢气液化技术均采用电驱压缩→预冷→节流或膨胀液化的技术路线，存在电耗成本高、压缩热浪费等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于降低电解制氢以及存储环节的耗能成本，提供一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，与煤电机组热源和动力源耦合，并提升煤电机组电出力调节能力，丰富煤电机组产品经营种类。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种基于煤电机组的氢气制取及液化存储系统，包括：

煤电机组，所述煤电机组包括锅炉，以及同轴连接的高压缸、中压缸和低压缸；锅炉的排汽依次进入高压缸，高压缸排汽进入锅炉二次提温后，再依次进入中压缸和低压缸；

发电机，所述发电机由高压缸、中压缸、低压缸同轴驱动；