專利名稱：一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及火力發(fā)電廠鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域，確切地說是一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氫氣作為一種主要的工業(yè)原料，也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體之一，在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)有機(jī)合成、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。氫氣是一種高熱值、無(wú)污染的寶貴的二次能源，純凈的氫氣可在空氣中安靜地燃燒，同時(shí)放出大量的熱；除核燃料外，氫氣的熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg，是汽油熱值的3倍。由于氫氣是密度最輕的氣體，導(dǎo)熱系數(shù)大，冷卻效率高，現(xiàn)代大中型發(fā)電機(jī)普遍采用氫氣冷卻技術(shù)。但隨著發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，其內(nèi)部的氫氣純度會(huì)下降、濕度會(huì)增大，現(xiàn)有技術(shù)發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)設(shè)有的浮子檢漏手動(dòng)定期排污裝置及連續(xù)運(yùn)行的氫氣干燥裝置，仍不能保證發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣純度和干度滿足要求，必須根據(jù)日常檢測(cè)情況進(jìn)行一定量的排污并且補(bǔ)充純度合格的新鮮氫氣，才能保證發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。現(xiàn)有技術(shù)氫氣冷卻發(fā)電機(jī)的氫氣系統(tǒng)設(shè)有排大氣母管與發(fā)電機(jī)內(nèi)頂部、底部的氣體匯流管及底部的多個(gè)排污點(diǎn)連接，連接管道上設(shè)有相應(yīng)的控制閥門，開啟有關(guān)控制閥門即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體的排放。然而氫氣制取的成本高，技術(shù)復(fù)雜?；鹆Πl(fā)電廠采用電解法制氫氣，其純度較高，即使在發(fā)電機(jī)冷卻過程中其純度降低后不能滿足需要而排污的氫氣，其純度也接近96%，遠(yuǎn)在其爆炸極限4% 75.5%之外，在火力發(fā)電廠完全可以就地作為鍋爐的高能添加燃料加以利用，現(xiàn)有的直排大氣方式則是一種極大的能源、資源浪費(fèi)。與鍋爐燃燒相關(guān)的另一個(gè)問題是:摻假導(dǎo)致電煤質(zhì)量嚴(yán)重下降，機(jī)組負(fù)荷帶不上去，鍋爐主、輔設(shè)備磨損加劇，鍋爐滅火事故增加，國(guó)家和企業(yè)蒙受重大經(jīng)濟(jì)損失；在此背景下，科學(xué)合理地向原煤中添加著火點(diǎn)較低、熱值很高的氫氣，卻可以強(qiáng)化鍋爐燃燒，有百利而無(wú)一害。氧氣則更是一切能量的轉(zhuǎn)化劑，沒有氧氣，一切生命無(wú)法存在，一切燃燒過程無(wú)法進(jìn)行。水電解過程中產(chǎn)生2份氫氣和I份氧氣，氫氣被儲(chǔ)存，供發(fā)電機(jī)冷卻用，而純度高達(dá)99%的氧氣卻被完全對(duì)空排放了。眾所周知，鍋爐燃 燒產(chǎn)物中NOx產(chǎn)生的根源是由于助燃空氣中存在大量的氮?dú)猓尲冄鯀⑴c鍋爐燃燒化學(xué)反應(yīng)無(wú)疑可以降低鍋爐煙氣中NOx的含量，減少對(duì)大氣的污染?，F(xiàn)有技術(shù)采用的加入NH3來脫除煙氣中NOx的方法卻使火力發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)成本大幅度增加，且又帶來一系列新的問題，如脫硝裝置使用的催化劑運(yùn)行期間富集了大量重金屬，廢棄催化劑需要進(jìn)行無(wú)害化處理，還有劇毒物質(zhì)NH3的逃逸、泄露造成的氨污染等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，為火力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)充高能、清潔燃料及高純助燃劑。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，包括氫氣回收罐(I)、氧氣回收罐(2)、撈渣機(jī)槽體(3)、氫氣安全放散器(4)、鍋爐冷灰斗(5)、發(fā)電機(jī)(6)及閥門(VI V22)和管道(Pl P7)，其特征在于:發(fā)電機(jī)(6)設(shè)有充氫氣管(P3)、充二氧化碳管(P2)、充壓縮空氣管(Pl)及排大氣管(P4)，撈渣機(jī)槽體
(3)位于鍋爐冷灰斗(5)的下面,在發(fā)電機(jī)氣體排大氣閥(Vl)前和發(fā)電機(jī)充氫管道排大氣閥(V2)前設(shè)有與氫氣回收罐(I)連接的氫氣回收管道，該回收管道上設(shè)有回收閥(V3、V4、V5);在撈洛機(jī)槽體(3)的一側(cè)設(shè)有氫氣安全放散器(4),氫氣回收罐(I)與氫氣安全放散器(4)通過管道連接，該連接管道上設(shè)有鍋爐供氫截止閥(V6)和鍋爐供氫快關(guān)閥(V7);鍋爐供氫截止閥(V6)后的放散管上設(shè)有放散閥(V8)，鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)后的取樣管上設(shè)有取樣閥(Vll);鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)后與氫氣安全放散器(4)的連接管道也可直接與氫氣噴射管(P5)連接，氫氣噴射管(P5)的噴射段設(shè)于冷卻風(fēng)管(P6)內(nèi)，氫氣噴射管(P5)的末端設(shè)有止回閥(圖中未示出)；氫氣安全放散器(4)設(shè)有注水閥(V9)和水封破壞閥(VlO)。氧氣回收罐(2)設(shè)有與制氫站電解槽氧氣排空閥門組(V17)前連接的管道，該連接管道上設(shè)有氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)，氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)后的稀釋管上設(shè)有稀釋閥(V22);在撈渣機(jī)槽體(3)另一側(cè)的內(nèi)側(cè)設(shè)有氧氣擴(kuò)散管(P7)，氧氣回收罐(2)的排氣管與氧氣擴(kuò)散管(P7)連接，該排氣管上設(shè)有氧氣回收罐排氣閥(V19、V20)及鍋爐供氧快關(guān)閥(V21)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較其益效果是:回收利用氫冷發(fā)電機(jī)及其充氫系統(tǒng)的排污氫氣作為鍋爐的添加燃料，減少了氫氣作為一種潔凈、高能、高成本二次能源的浪費(fèi)。由于氫氣的易燃性，400°C即可引燃，因此適時(shí)、適量引入鍋爐相當(dāng)于增加了入爐煤的揮發(fā)份，有利于防止因煤質(zhì)差而引起的鍋爐滅火事故。在發(fā)電機(jī)充氫置換過程中，可利用運(yùn)行發(fā)電機(jī)排污的氫氣，經(jīng)過氣體回收罐(I)向待充氫發(fā)電機(jī)反充置換以節(jié)約氫氣。由于空氣中氧氣的體積只有21%，所以I份純氧大約相當(dāng)于5份空氣中的含氧量，發(fā)電廠制氫站副產(chǎn)品氧氣的純度高達(dá)99%，作為助燃劑可以大大提高鍋爐的燃燒強(qiáng)度，有利于燃料的燃盡，且可以減少鍋爐滅火事故；在鍋爐平均氧量不變的前提下，純氧的加入可以減少鍋爐送風(fēng)量，因此鍋爐煙氣流量也相應(yīng)減小，鍋爐排煙熱損失q2將減小，鍋爐效率將提高；送風(fēng)量、煙氣流量減小的直接效果還將使送、引風(fēng)機(jī)的電耗降低，煙氣中的大氣污染物NOx減少。氫氣和氧氣加入總的效果將使火力發(fā)電廠的發(fā)、供電煤耗降低，鍋爐的燃燒更加充分和劇烈。

圖1為本實(shí)用新型氫氣回收系統(tǒng)連接(撈渣機(jī)槽體3正視)示意圖，圖2為本實(shí)用新型氧氣回收系統(tǒng)連接(撈渣機(jī)槽體3后視)示意圖，圖3為本實(shí)用新型氫氣安全放散器(4)及氧氣擴(kuò)散管(P7)的側(cè)視結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖4為本實(shí)用新型氫氣噴射管(P5)布置于爐膛一角水平局部剖開俯視的工作原理示意圖。圖中:1_氫氣回收罐,2-氧氣回收罐,3-撈洛機(jī)槽體,4-氫氣安全放散器,5-鍋爐冷灰斗，6-發(fā)電機(jī),Vl-發(fā)電機(jī)氣體排大氣閥,V2-發(fā)電機(jī)充氫管道排大氣閥,V3、V4、V5-氫氣回收閥，V6-鍋爐供氫截止閥，V7-鍋爐供氫快關(guān)閥，V8-放散閥，V9-注水閥，VlO-水封破壞閥，Vll-取樣閥，V12、V13、V14-發(fā)電機(jī)充氫氣閥，V15-發(fā)電機(jī)頂部排氣閥，V16-發(fā)電機(jī)底部排氣閥，V17-電解槽氧氣排空閥門組，V18-氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組，V19、V20-氧氣回收罐排氣閥，V21-鍋爐供氧快關(guān)閥，V22-稀釋閥，Pl-充壓縮空氣管，P2-充二氧化碳管，P3-充氫氣管，P4-排大氣管， P5-氫氣噴射管，P6-冷卻風(fēng)管，P7-氧氣擴(kuò)散管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋說明、并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。凡在本實(shí)用新型的思想和原則下所做的任何修改、改進(jìn)、等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。參見圖1、圖2，一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，包括氫氣回收罐(I)、氧氣回收罐(2)、撈洛機(jī)槽體(3)、氫氣安全放散器(4)、鍋爐冷灰斗(5)、發(fā)電機(jī)(6)及閥門(VI V22)和管道(Pl P7)，發(fā)電機(jī)(6)設(shè)有充氫氣管(P3)、充二氧化碳管(P2)、充壓縮空氣管(Pl)及排大氣管(P4)，撈渣機(jī)槽體(3)位于鍋爐冷灰斗(5)的下面，在發(fā)電機(jī)氣體排大氣閥(Vl)前和發(fā)電機(jī)充氫管道排大氣閥(V2)前設(shè)有與氫氣回收罐(I)連接的氫氣回收管道，該回收管道上設(shè)有氫氣回收閥(V3、V4、V5);在撈渣機(jī)槽體(3)的一側(cè)設(shè)有氫氣安全放散器(4)，氫氣回收罐(I)與氫氣安全放散器(4)通過管道連接，該連接管道上設(shè)有鍋爐供氫截止閥(V6)和鍋爐供氫快關(guān)閥(V7);鍋爐供氫截止閥(V6)后的放散管上設(shè)有放散閥(V8)，鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)后的取樣管上設(shè)有取樣閥(Vll);參見圖4，鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)后與氫氣安全放散器(3)的連接管道也可直接與氫氣噴射管(P5)連接，氫氣噴射管(P5)的噴射段設(shè)于冷卻風(fēng)管(P6)內(nèi)，冷卻風(fēng)管(P6)布置于現(xiàn)有技術(shù)鍋爐燃燒器二次風(fēng)噴口內(nèi)，氫氣噴射管(P5)末端應(yīng)適當(dāng)彎折使射流盡量射向攜帶煤粉的一次風(fēng)氣流(連接管路在圖1、圖4中均未示出)；為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，所述氫氣噴射管(P5)的噴射段也可布置于現(xiàn)有技術(shù)鍋爐火焰檢測(cè)器的外導(dǎo)管內(nèi)，與外導(dǎo)管內(nèi)的光纖導(dǎo)管共用其冷卻風(fēng)系統(tǒng)，火焰檢測(cè)器的外導(dǎo)管管徑應(yīng)適當(dāng)加大，且氫氣噴射管(P5)末端出口應(yīng)適當(dāng)彎折，使射出的氫氣避開光纖及火焰檢測(cè)探頭射向臨近的煤粉氣流。參見圖3,氫氣安全放散器⑷設(shè)有注水閥(V9)和水封破壞閥(VlO)。
氫氣回收系統(tǒng)投運(yùn):將氫氣回收罐(I)作為發(fā)電機(jī)￠)的一個(gè)串聯(lián)設(shè)備同步進(jìn)行氣體置換操作，即發(fā)電機(jī)(6)進(jìn)行多次氣體充排操作，將發(fā)電機(jī)￠)內(nèi)的氣體排入氫氣回收罐(I)，對(duì)氫氣回收罐(I)也同步進(jìn)行多次充排操作，直至化驗(yàn)氣體純度合格；所不同的是，氫氣回收罐(I)在開始接收發(fā)電機(jī)(6)的排污氫氣后，其氫氣純度要求低于發(fā)電機(jī)(6);氫氣回收罐(I)內(nèi)的壓力應(yīng)保持在一定范圍，應(yīng)能夠滿足發(fā)電機(jī)(6)排污及向運(yùn)行鍋爐內(nèi)噴射的要求。在向氫氣安全放散器(4)供給氫氣前，先開大注水閥(V9)，使氫氣安全放散器
(4)灌滿水，從檢查門(Vll)觀察到有水連續(xù)流出時(shí)，關(guān)閉檢查門(VII)，開啟鍋爐供氫快管閥(V7)，從放散閥(V8)觀察到有水連續(xù)流出時(shí)，關(guān)閉放散閥(V8)，即可視為氫氣安全放散器(4)注水排空氣完畢，可開啟鍋爐供氫截止閥(V6)將氫氣安全放散器(4)投入運(yùn)行；此時(shí)，注水閥(V9)只需保持氫氣安全放散器(4)內(nèi)部稍微溢流即可。某一臺(tái)鍋爐氫氣回收系統(tǒng)的停止:應(yīng)該關(guān)閉所屬的鍋爐供氫截止閥(V6)、注水閥(V9)，開啟鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)、水封破壞閥(VlO)和放散閥(V8)，利用爐膛負(fù)壓抽凈鍋爐供氫截止閥(V6)之后系統(tǒng)中殘留的氫氣；為了保險(xiǎn)起見，可在鍋爐供氫截止閥(V6)后連接法蘭處加裝臨時(shí)堵板，系統(tǒng)投運(yùn)前應(yīng)及時(shí)拆除此臨時(shí)堵板。氫氣回收罐⑴向發(fā)電機(jī)(6)反充氣體置換操作:一臺(tái)發(fā)電機(jī)(6)運(yùn)行，氫氣回收罐(I)在氫氣狀態(tài)正常運(yùn)行，待充發(fā)電機(jī)(6)滿足充氫置換條件，且壓力低于氫氣回收罐
(I)內(nèi)的壓力，檢查關(guān)閉待充發(fā)電機(jī)(6)的閥門(V1、V2、V3、V12、V15、V16)，開啟待充發(fā)電機(jī)(6)的閥門~14、￥13、￥4、￥5)，充壓結(jié)束，關(guān)閉待充發(fā)電機(jī)(6)的閥門(V4)，靜置一會(huì)兒，開啟待充發(fā)電機(jī)(6)的閥門(V16、V1)進(jìn)行排污；如此反復(fù)幾次，待充發(fā)電機(jī)(6)內(nèi)氫氣純度較聞時(shí)，改由充氫氣管(P3)充氫置換，充氫時(shí)開啟閥門(V12、V13、V14),排污時(shí)開啟閥門(V16.V13.V5)。為了防止大量氫氣短時(shí)間集中進(jìn)入爐膛燃燒爆燃，本實(shí)用新型在向鍋爐輸送氫氣過程中采取必要的限制流速和流量措施及鍋爐壓力高和滅火保護(hù)措施，當(dāng)發(fā)生爐膛壓力高或鍋爐滅火時(shí)，鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)、鍋爐供氫截止閥(V6)應(yīng)同時(shí)迅速關(guān)閉，同時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)鍋爐滅火后及點(diǎn)火前的通風(fēng)吹掃規(guī)定。參見圖2，氧氣回收罐⑵設(shè)有與制氫站電解槽氧氣排空閥門組(V17)前連接的管道，該連接管道上設(shè)有氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)，氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)后的稀釋管上設(shè)有稀釋閥(V22);在撈渣機(jī)槽體(3)另一側(cè)的內(nèi)側(cè)設(shè)有氧氣擴(kuò)散管(P7)，氧氣回收罐(2)的排氣管與氧氣擴(kuò)散管(P7)連接，該排氣管上設(shè)有氧氣回收罐排氣閥(V19、V20)及鍋爐供氧快關(guān)閥(V21)。氧氣回收系統(tǒng)的投入及停止與現(xiàn)有技術(shù)制氫站的啟停同步進(jìn)行。制氫設(shè)備啟動(dòng)，化驗(yàn)氧氣純度合格后，開啟氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)、氧氣回收罐排氣閥(V19、V20)及鍋爐供氧快關(guān)閥(V21)，關(guān)閉制氫站電解槽氧氣排空閥門組(V17)，氧氣回收罐(2)壓力投自動(dòng)。制氫設(shè)備停運(yùn)后，關(guān)閉氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組(V18)，開啟制氫站電解槽氧氣排空閥門組(V17)，開啟稀釋閥(V22)，保持氧氣回收罐排氣閥(V19、V20)及鍋爐供氧快關(guān)閥(V21)在開啟狀態(tài)，利用鍋爐的抽吸作用抽凈氧氣回收罐(2)及其連接管道中的氧氣。本實(shí)用新型中的撈渣機(jī)槽體(3)、鍋爐冷灰斗(5)、發(fā)電機(jī)(6)、管道(P1、P2、P3、P4)、閥門(V1、V2 、V12、V13、V14、V15、V16、V17)為現(xiàn)有技術(shù)所固有。
權(quán)利要求1.一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，包括氫氣回收罐(1)、氧氣回收罐(2)、撈洛機(jī)槽體(3)、氫氣安全放散器(4)、鍋爐冷灰斗(5)、發(fā)電機(jī)(6)及閥門Vl V22和管道Pl P7，其特征在于:在發(fā)電機(jī)氣體排大氣閥Vl前和發(fā)電機(jī)充氫管道排大氣閥V2前設(shè)有與氫氣回收罐(1)連接的氫氣回收管道，該回收管道上設(shè)有氫氣回收閥V3、V4、V5，在撈渣機(jī)槽體(3)的一側(cè)設(shè)有氫氣安全放散器(4)，氫氣回收罐(I)與氫氣安全放散器(4)通過管道連接，該連接管道上設(shè)有鍋爐供氫截止閥V6和鍋爐供氫快關(guān)閥V7 ；電解槽氧氣排空閥門組V17前設(shè)有與氧氣回收罐(2)連接的管道，該連接管道上設(shè)有氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組V18，在撈渣機(jī)槽體(3)另一側(cè)的內(nèi)側(cè)設(shè)有氧氣擴(kuò)散管P7，氧氣回收罐(2)的排氣管與氧氣擴(kuò)散管P7連接，該排氣管上設(shè)有氧氣回收罐排氣閥V19、V20及鍋爐供氧快關(guān)閥V21。
2.如權(quán)利要求1所述的一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述鍋爐供氫截止閥V6后的放散管上設(shè)有放散閥V8，鍋爐供氫快關(guān)閥V7后的取樣管上設(shè)有取樣閥Vll ;氧氣回收罐進(jìn)氣閥門組V18后的稀釋管上設(shè)有稀釋閥V22。
3.如權(quán)利要求1所述的一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述氫氣安全放散器(4)設(shè)有注水閥V9和水封破壞閥VlO。
4.如權(quán)利要求1所述的一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述鍋爐供氫快關(guān)閥V7后的管道可與氫氣噴射管P5連接進(jìn)行獨(dú)立實(shí)施，氫氣噴射管P5的噴射段設(shè)于冷卻風(fēng)管P6內(nèi)，冷卻風(fēng)管P6布置于現(xiàn)有技術(shù)鍋爐燃燒器二次風(fēng)噴口內(nèi)，氫氣噴射管P5末端設(shè)有止回閥。
5.如權(quán)利要求4所述的一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng),其特征在于:所述氫氣噴射管P5的噴射 段也可布置于現(xiàn)有技術(shù)鍋爐火焰檢測(cè)器的外導(dǎo)管內(nèi)。
專利摘要實(shí)用新型一種火力發(fā)電廠氫氣、氧氣回收利用系統(tǒng)，包括氫氣回收罐(1)、氧氣回收罐(2)、氫氣安全放散器(4)及閥門(V1～V22)和管道(P1～P7)，氫氣回收罐(1)與氫氣安全放散器(4)連接，氧氣回收罐(2)與氧氣擴(kuò)散管(P7)連接，連接管道上分別設(shè)有鍋爐供氫快關(guān)閥(V7)和鍋爐供氧快關(guān)閥(V21)。其有益效果是回收利用氫冷發(fā)電機(jī)及其充氫系統(tǒng)的排污氫氣和電解制氫過程中伴生的氧氣，分別作為鍋爐的高能添加燃料和高純度助燃劑，有利于防止因煤質(zhì)差而引起的鍋爐滅火事故，可以降低火力發(fā)電廠的發(fā)、供電煤耗和吸、送風(fēng)機(jī)電耗，可以降低鍋爐排煙熱損失使鍋爐效率提高，可以降低煙氣中的NOX含量而減少大氣污染。
文檔編號(hào)C01B3/50GK203128189SQ20132002631
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者石福軍 申請(qǐng)人:石福軍