一种锅炉变负荷下烟气余热综合利用系统的制作方法

本发明属于锅炉变负荷、烟气余热利用领域，具体涉及一种锅炉变负荷下烟气余热综合利用系统。

背景技术：

1、现有技术中，氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行。氨合成反应式如下：

2、

3、在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kj/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126kj/mol～167kj/mol，第二阶段的反应活化能为13kj/mol。由于反应途径的改变(生成不稳定的中间化合物)，降低了反应的活化能，因而反应速率加快。

4、如发明专利申请cn115727315a中，一种锅炉尾部烟气余热回收利用系统，包括：省煤器；选择性催化还原脱硝模块scr；空气预热器；一次风机；二次风机；二次风暖风器；旁路烟道，与空气预热器并联设置；至少一个换热器，设置在旁路烟道上，换热器中有液体流动，其温度低于烟气温度；一部分烟气流入旁路烟道，并与换热器中的液体进行热交换后从旁路烟道流出，与另一部分流经空气预热器的烟气汇流后流入二次风暖风器，并与二次风管路进行热交换。通过在空气预热器尾部烟道设置二次风暖风器，置换出了一部分空气预热器入口的高温烟气，基于能量梯级利用原则，依次加热至少一个换热器中流体的液体，从而排挤能级较高的回热抽汽，达到提高锅炉效率的目的。该公开通过设置多个换热器对烟气余热进行回收利用，但热量仅被用来预热一二次风，产生的效果有限。

5、如发明专利申请cn116592376a中，一种烟气余热回收装置以及锅炉系统，烟气余热回收装置，包括换热机构，所述换热机构包括多个换热器，所述换热器具有热源侧和冷源侧，以使得二次风能够被进入所述换热机构的热源侧的烟气依次加热。通过设置多级复合换热器，并且使得多个换热器能够对二次风进行依次加热，从而实现对烟气热量进行梯级利用，有效提高了烟气热量的利用率。但是采用换热依次加热二次风，热效率有所降低，对系统余热回收的效果优势甚微。

6、综上所述，目前相关烟气余热回收及低负荷运行技术，仅针对余热回收装置和换热系统进行改造优化，仅限于装置或系统的换热能力提升，但换热能力的提升对系统改进优势收益甚微，创新提升的方面单一，不具备适用于火电灵活性改造下调峰能力的进步。整体所能取得的节能降耗的效果有限。同时复杂繁琐的结构化装置运行可靠性有待商榷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种锅炉变负荷下烟气余热综合利用系统；解决现有锅炉变负荷运行存在的碳排放高、烟气余热利用不充分的问题。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种锅炉变负荷下烟气余热综合利用系统，包括风力发电装置、太阳能发电装置、电站锅炉、电解水制氢设备、锅炉燃烧器、测温装置、火焰强度检测装置、控制中心、煤机、干燥设备、脱氧设备、高温高压合成氨反应器、压缩机、液氨储罐、汽化器、引风机、循环风机；

4、所述风力发电装置和太阳能发电装置通过产生电能驱动电解水制氢设备工作；所述电解水制氢设备制取氢气后，将部分氢气送入锅炉燃烧器进行辅助燃烧；所述测温装置和火焰强度检测装置对火焰燃烧状态进行诊断，得到的数据传输给控制中心；所述控制中心根据信息反馈调节电解水制氢设备和给煤机的燃料供应情况，同时调节循环风机和引风机，实现风量匹配；风力发电装置和太阳能发电装置和电站锅炉燃煤负荷充分运行时，电力生成产能过剩，驱动电解水制氢设备产生大量氢气，通过干燥设备和脱氧设备后得到高纯原料氢气，将高纯原料氢气送入高温高压合成氨反应器中与氮气反应制取氨气；制成的氨气通过压缩机加压液化，贮存于液氨储罐内；在需要使用氨气时，通过汽化器向外输出氨气。

5、进一步地，所述烟气余热综合利用系统还包括换热器、scr脱硝反应器、高温高压合成氨反应器、汽化器；所述换热器为高温高压合成氨反应器、汽化器提供热量，高温高压合成氨反应器将热量用于维持高温环境，汽化器将热量用于气化液氨；所述高温高压合成氨反应器合成氨贮存在液氨储罐后，汽化器向外输出氨气通入scr脱硝反应器用于控制烟气氮氧化物排放，同时通入锅炉燃烧器用于低负荷稳燃。

6、进一步地，所述换热器为熔盐管壳式换热器或熔盐套管型换热器。

7、进一步地，所述烟气余热综合利用系统还包括旁路烟道、脱硝入口测温装置；换热器与旁路烟道抽取的中高温烟气进行热交换，实现对中高温烟气的余热利用；旁路烟道用于在低负荷运行下提高scr脱硝反应器入口烟温，通过脱硝入口测温装置对烟温进行监测，保障脱硝入口温度；旁路烟道入口处安装旁路测温装置和旁路流量计，所述旁路测温装置和旁路流量计在线监测抽取旁路烟气的温度和流量。

8、进一步地，所述电站锅炉内部包含高温过热器、低温再热器和主烟道挡板；通过调节主烟道挡板的开度，以调节旁路烟气流量；所述旁路测温装置和旁路流量计抽取的中高温烟气位于高温过热器出口和低温再热器之间。

9、进一步地，所述烟气余热综合利用系统还包括空气预热器、静电除尘器、脱硫塔、烟气捕水装置、被引风机、循环风机和烟囱；烟气经过scr脱硝反应器后，烟气流经空气预热器、静电除尘器、脱硫塔和烟气捕水装置，被引风机抽出排入烟囱；所述循环风机在烟气排出烟囱前抽出部分净化后的烟气。

10、进一步地，烟气排出烟囱后，利用烟气余热，送入锅炉燃烧器中进行燃烧。

11、进一步地，所述烟气余热综合利用系统还包括脱硫废水回收池、烟气水分回收池和水泵；所述脱硫塔和烟气捕水装置分别设置脱硫废水回收池和烟气水分回收池；通过脱硫废水回收池和烟气水分回收池对水资源进行回收，再通过水泵送入电解水制氢设备中。

12、进一步地，所述烟气余热综合利用系统还包括燃烧气路子系统；所述燃烧气路子系统包含预混气路和燃料分级气路，其中预混气路安装有第一阻火器，燃料分级气路安装有第二阻火器；所述第一阻火器和第二阻火器分别为以压缩空气阻火的物理阻火器和电化学阻火器。

13、进一步地，所述干燥设备和脱氧设备为吸附式设备。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、与现有技术相比，本发明提供的利用风光发电，电解水产生氢气和氧气用于低负荷锅炉稳燃系统和方法，所消耗的是清洁能源，在调峰的过程中不产生额外的碳排放，属于零碳能源技术，改善原本煤气化或微油助燃等技术产生碳排放的情况；

16、2、本发明采用氢氧气预混和分级燃烧并用的方法，优化燃烧过程，使得锅炉在原本低负荷调峰的程度上，进一步挖掘深度调峰的能力，实现超低负荷稳燃；

17、3、本发明利用中高温烟气余热进行高温高压直接合成氨，充分节约合成氨工艺的能源成本，与化石能源合成氨相比大幅降低二氧化碳排放，同时制成的氨又可作为燃料送入燃烧器进行掺烧，可进一步降低燃烧产生的co2排放；

18、4、本发明通过风光发电驱动电解水制氢，以氢为原料，利用烟气高温余热完成合成氨-储氨的过程。实现对间歇性的新能源发电的长周期安全储存，有效解决新能源发电弊端和规避储氢的安全性问题；

19、5、本发明利用旁路烟道抽出的烟气进行换热为合成氨反应提供高温环境，合成氨反应本身是放热过程，因此换热后烟气热量没有大幅下降，保证低负荷旁路烟道脱硝系统安全正常工作；

20、6、本发明针对低负荷下氢氧气/氨气燃烧后排烟水分升高进行烟气捕水回收利用，有助于缓解水资源短缺地区的工业用水压力，极大降低水资源利用成本；

21、7、本发明针对脱硫废水进行回收利用，脱硫废水本身呈酸性，电解活性强，有利于电解布朗气的产生，同时对脱硫废水进行无害化处理，实现工业清洁生产。