一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统及方法与流程

本发明涉及火力发电调峰，特别是涉及一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统及方法。

背景技术：

1、随着双碳目标的提出，新能源利用率逐步上升，然而其随机性、波动性和间歇性的特点对电网调峰和消纳能力提出了更高的要求。提高火力发电的调峰能力被认为是目前解决新能源并网问题的关键。火力发电的调峰方式分为启停调峰和深度调峰，前者可调出力大，后者机组损耗小。在锅炉的热备用停机过程中，炉膛及主蒸汽温度存在不同程度的下降，为其再次启动增添了时间的消耗及燃油的浪费。同时，随着峰谷电价的进一步拉大，如何充分利用富余谷电成为提高机组深度调峰能力的关键。现有的燃煤机组启停调峰系统存在能源转化效率低、调峰容量小的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统及方法，提高了能源转换率和调峰容量。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，包括：燃煤锅炉热力系统和谷电制氢启停调峰系统；所述燃煤锅炉热力系统用于为电网发电，当所述电网的用电负荷处于低谷期时，将为所述电网提供用电负荷之外的电能传输到所述谷电制氢启停调峰系统；所述谷电制氢启停调峰系统用于利用所述燃煤锅炉热力系统传输的电能进行电解水制氢，并将生成的氢气和氧气进行存储；所述谷电制氢启停调峰系统还用于，当所述燃煤锅炉热力系统处于启停调峰的热备用停机状态时，将存储的氢气和氧气输送到所述燃煤锅炉热力系统的锅炉内进行混燃，为锅炉维持设定温度范围内的炉膛温度和蒸汽温度。

4、可选地，所述谷电制氢启停调峰系统包括电解水制氢设备、氢气储罐、氧气储罐、氢气管道阀、氧气管道阀、氢气喷嘴和氧气喷嘴；所述氢气储罐和所述氧气储罐均与所述电解水制氢设备管道连接，所述氢气喷嘴和所述氢气储罐之间管道连接，所述氧气喷嘴和所述氧气储罐之间管道连接，所述氢气管道阀设置到所述氢气喷嘴和所述氢气储罐之间的管道上，所述氧气管道阀设置到所述氧气喷嘴和所述氧气储罐之间的管道上。

5、可选地，所述谷电制氢启停调峰系统还用于，当所述燃煤锅炉热力系统从所述热备用停机状态过渡到热备用重启时，将所述氧气管道阀调大到第一设定开度，将所述氢气管道阀调大到第二设定开度。

6、可选地，所述谷电制氢启停调峰系统还包括水蒸气管道阀门和水蒸气凝汽器；所述水蒸气凝汽器与所述锅炉管道连接，所述水蒸气管道阀门设置到所述水蒸气凝汽器与所述锅炉之间的管道上，所述水蒸气凝汽器用于收集所述锅炉内氢氧燃烧产生的水蒸气。

7、可选地，所述燃煤锅炉热力系统包括除氧器，所述水蒸气凝汽器与所述除氧器连接，所述水蒸气凝汽器回收的冷凝水引至所述除氧器。

8、可选地，所述谷电制氢启停调峰系统还包括烟气管道阀门和烟气净化系统，所述烟气净化系统与所述锅炉管道连接，所述烟气管道阀门设置到所述烟气净化系统与所述锅炉之间的管道上，所述锅炉产生的烟气引出至所述烟气净化系统。

9、可选地，所述电解水制氢设备进行制氢的水来自所述燃煤锅炉热力系统。

10、本发明还公开了一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰方法，应用于所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，所述方法包括：

11、当电网的用电负荷处于低谷期时，燃煤锅炉热力系统将为所述电网提供用电负荷之外的电能传输到所述谷电制氢启停调峰系统；

12、当电网的用电负荷处于低谷期时，谷电制氢启停调峰系统用于利用所述燃煤锅炉热力系统传输的电能进行电解水制氢，并将生成的氢气和氧气进行存储；

13、当所述燃煤锅炉热力系统处于启停调峰的热备用停机状态时，谷电制氢启停调峰系统将存储的氢气和氧气输送到所述燃煤锅炉热力系统的锅炉内进行混燃，为锅炉维持设定温度范围内的炉膛温度和蒸汽温度。

14、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

15、本发明当电网的用电负荷处于低谷期时，将为电网提供用电负荷之外的多余电能传输到谷电制氢启停调峰系统，谷电制氢启停调峰系统利用多余电能进行电解水制氢，并存储生成的氢气和氧气，当燃煤锅炉热力系统处于启停调峰的热备用停机状态时，将存储的氢气和氧气输送到锅炉内进行混燃，为锅炉维持设定温度范围内的炉膛温度和蒸汽温度，从而大幅度缩短了锅炉重启时间，提高了能源转换率和调峰容量，扩宽了启停调峰的应用范围，而且降低了炉膛热应力不均带来的安全隐患，提高了锅炉的深度调峰能力。

技术特征：

1.一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，包括：燃煤锅炉热力系统和谷电制氢启停调峰系统；所述燃煤锅炉热力系统用于为电网发电，当所述电网的用电负荷处于低谷期时，将为所述电网提供用电负荷之外的电能传输到所述谷电制氢启停调峰系统；所述谷电制氢启停调峰系统用于利用所述燃煤锅炉热力系统传输的电能进行电解水制氢，并将生成的氢气和氧气进行存储；所述谷电制氢启停调峰系统还用于，当所述燃煤锅炉热力系统处于启停调峰的热备用停机状态时，将存储的氢气和氧气输送到所述燃煤锅炉热力系统的锅炉内进行混燃，为锅炉维持设定温度范围内的炉膛温度和蒸汽温度。

2.根据权利要求1所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述谷电制氢启停调峰系统包括电解水制氢设备、氢气储罐、氧气储罐、氢气管道阀、氧气管道阀、氢气喷嘴和氧气喷嘴；所述氢气储罐和所述氧气储罐均与所述电解水制氢设备管道连接，所述氢气喷嘴和所述氢气储罐之间管道连接，所述氧气喷嘴和所述氧气储罐之间管道连接，所述氢气管道阀设置到所述氢气喷嘴和所述氢气储罐之间的管道上，所述氧气管道阀设置到所述氧气喷嘴和所述氧气储罐之间的管道上。

3.根据权利要求2所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述谷电制氢启停调峰系统还用于，当所述燃煤锅炉热力系统从所述热备用停机状态过渡到热备用重启时，将所述氧气管道阀调大到第一设定开度，将所述氢气管道阀调大到第二设定开度。

4.根据权利要求1所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述谷电制氢启停调峰系统还包括水蒸气管道阀门和水蒸气凝汽器；所述水蒸气凝汽器与所述锅炉管道连接，所述水蒸气管道阀门设置到所述水蒸气凝汽器与所述锅炉之间的管道上，所述水蒸气凝汽器用于收集所述锅炉内产生的水蒸气。

5.根据权利要求4所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述燃煤锅炉热力系统包括除氧器，所述水蒸气凝汽器与所述除氧器连接，所述水蒸气凝汽器回收的冷凝水引至所述除氧器。

6.根据权利要求1所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述谷电制氢启停调峰系统还包括烟气管道阀门和烟气净化系统，所述烟气净化系统与所述锅炉管道连接，所述烟气管道阀门设置到所述烟气净化系统与所述锅炉之间的管道上，所述锅炉产生的烟气引出至所述烟气净化系统。

7.根据权利要求2所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，其特征在于，所述电解水制氢设备进行制氢的水来自所述燃煤锅炉热力系统。

8.一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一所述的基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统，所述方法包括：

技术总结本发明公开一种基于谷电制氢的燃煤锅炉启停调峰系统及方法，涉及火力发电调峰技术领域，该系统包括：燃煤锅炉热力系统和谷电制氢启停调峰系统；所述燃煤锅炉热力系统用于为电网发电，当所述电网的用电负荷处于低谷期时，将为所述电网提供用电负荷之外的电能传输到所述谷电制氢启停调峰系统；所述谷电制氢启停调峰系统用于利用所述燃煤锅炉热力系统传输的电能进行电解水制氢，并将生成的氢气和氧气进行存储；所述谷电制氢启停调峰系统还用于，当所述燃煤锅炉热力系统处于启停调峰的热备用停机状态时，将存储的氢气和氧气输送到所述燃煤锅炉热力系统的锅炉内进行混燃，为锅炉维持设定温度范围内的炉膛温度和蒸汽温度。本发明提高了能源转换率和调峰容量。技术研发人员：冯飙,张昊,李得第,荣杨一鸣,赵源,孙怡,於震跃受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13