一种现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统的制作方法

本发明属于火力发电技术领域，涉及一种现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统。

背景技术：

近年来，世界范围内的能源结构发生了巨大的调整，可再生能源的比例逐年提升，这一点在我国的电力结构中尤为明显，可再生能源的发展可以用高速来形容。可以预见，未来世界的能源必然是可再生能源主导的。氢能作为时下热门的研究方向，已成为未来能源重要的备选方案之一。通过各种方法制氢、储氢，再将其重新转化为高品质的电能是一条可行的技术路线。目前，已有学者提出将燃气轮机技术与氢能耦合，成为未来规模化制-储-用氢的备选方案之一。

氢气作为一种极易燃烧、爆炸的高热值燃料，其规模化应用过程中的安全问题是其技术难点之一。通过重整的方式将绿氢与二氧化碳重整为更易存储和运输的甲醇燃料，可以极大的降低氢能利用的安全风险。

我国电力结构中燃煤火电机组的占比非常高，并且，存在显著的机组服役年限较短、机组技术水平和循环效率较高的特点。相比而言，燃气轮机在我国电力结构中的占比较小，机组的初装、运维费用都非常高，制约了燃汽轮机的普及应用。可以预见，在未来可再生能源逐步替代化石能源的进程中，大量的现役燃煤火电机组将被迫淘汰，从而造成大量资产的贬值损失。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，该系统能够通过对现役燃煤火电锅炉进行改造，以适应甲醇燃烧。

为达到上述目的，本发明所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统包括锅炉本体以及设置于锅炉本体上的助燃风箱、若干燃尽风喷口及若干甲醇燃烧器，其中，燃尽风喷口位于甲醇燃烧器的上方，助燃风箱与燃尽风喷口及甲醇燃烧器的助燃风入口相连通。

甲醇燃料管道与甲醇燃烧器的甲醇入口相连通，雾化介质管道与甲醇燃烧器的雾化介质入口相连通。

各甲醇燃烧器沿锅炉本体的宽度方向布置。

还包括与助燃风箱相连通的助燃风管道。

雾化介质管道经雾化泵与甲醇燃烧器的雾化介质入口相连通。

甲醇燃料管道经甲醇燃料泵与甲醇燃烧器的甲醇入口相连通。

在工作时，甲醇燃料经雾化介质雾化后进入到锅炉本体中燃烧。

助燃风箱中的助燃风分配到甲醇燃烧器及燃尽风喷口中。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统在具体操作时，甲醇燃料进入甲醇燃烧器中通过雾化介质进行雾化，然后喷入到锅炉本体中燃烧，以适应甲醇的燃烧，在炉膛内形成良好的火焰充满度，使锅炉的运行工况更加安全、稳定；改造后绿氢醇化燃料具有更好的流动性和着火特性，可大幅提升锅炉的负荷调节能力；现役大量的燃煤锅炉经过升级改造后绝大部分设备可以利旧，从而实现极低投入即可将绿氢储能转化为高品质电力的目的，由于整个循环过程增加的新设备极少，因此，也不存在设备生产阶段额外碳排放。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为甲醇燃烧器的示意图。

其中，1为雾化介质管道、2为甲醇燃料管道、3为雾化泵、4为甲醇燃料泵、5为助燃风管道、6为锅炉本体、7为甲醇燃烧器、8为助燃风箱、9为燃尽风喷口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统包括锅炉本体6以及设置于锅炉本体6上的助燃风箱8、若干燃尽风喷口9及若干甲醇燃烧器7，其中，燃尽风喷口9位于甲醇燃烧器7的上方，助燃风箱8与燃尽风喷口9及甲醇燃烧器7的助燃风入口相连通；甲醇燃料管道2与甲醇燃烧器7的甲醇入口相连通，雾化介质管道1与甲醇燃烧器7的雾化介质入口相连通。

各甲醇燃烧器7沿锅炉本体6的宽度方向布置。

本发明还包括与助燃风箱8相连通的助燃风管道5。

雾化介质管道1经雾化泵3与甲醇燃烧器7的雾化介质入口相连通；醇燃料管道2经甲醇燃料泵4与甲醇燃烧器7的甲醇入口相连通。

本发明的具体工作过程为：

绿氢经醇化后产生的甲醇燃料，再经甲醇燃料管道2和甲醇燃料泵4后进入甲醇燃烧器7中燃烧，燃烧所需要的助燃风由助燃风管道5输送到助燃风箱8中后分配到甲醇燃烧器7和燃尽风喷口9中；甲醇燃料经雾化介质雾化后进入锅炉本体6中燃烧，雾化介质经由雾化介质管道1和雾化泵3后进入甲醇燃烧器7雾化甲醇燃料。

参考图2，对锅炉本体6的水冷壁进行改造，沿炉膛宽度方向密集布置多个甲醇燃烧器7，提高炉膛内甲醇燃料的火焰充满度。

本发明通过将现役燃煤火电机组与未来绿氢燃料耦合，并通过绿氢醇化技术将绿氢重整为安全稳定的甲醇燃料，从而实现现役火电机组零碳排放绿氢醇化制储用联合升级改造，对我国煤电行业具有非常重要的意义。

本发明可降低氢储能再转化为高品质电能的设备投资和技术风险，适合于我国现役燃煤火电机组存量大、投运时间短的特点，对未来以氢气作为储能介质的储能技术的发展提供一条成熟、可靠的技术路线。

技术特征：

1.一种现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，包括锅炉本体(6)以及设置于锅炉本体(6)上的助燃风箱(8)、若干燃尽风喷口(9)及若干甲醇燃烧器(7)，其中，助燃风箱(8)与燃尽风喷口(9)及甲醇燃烧器(7)的助燃风入口相连通；

甲醇燃料管道(2)与甲醇燃烧器(7)的甲醇入口相连通，雾化介质管道(1)与甲醇燃烧器(7)的雾化介质入口相连通。

2.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，各甲醇燃烧器(7)沿锅炉本体(6)的宽度方向布置。

3.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，还包括与助燃风箱(8)相连通的助燃风管道(5)。

4.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，雾化介质管道(1)经雾化泵(3)与甲醇燃烧器(7)的雾化介质入口相连通。

5.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，甲醇燃料管道(2)经甲醇燃料泵(4)与甲醇燃烧器(7)的甲醇入口相连通。

6.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，在工作时，甲醇燃料经雾化介质雾化后进入到锅炉本体(6)中燃烧。

7.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，助燃风箱(8)中的助燃风分配到甲醇燃烧器(7)及燃尽风喷口(9)中。

8.根据权利要求1所述的现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，其特征在于，燃尽风喷口(9)位于甲醇燃烧器(7)的上方。

技术总结
本发明公开了一种现役燃煤火电锅炉零碳排放绿氢醇化燃烧改造系统，包括锅炉本体以及设置于锅炉本体上的助燃风箱、若干燃尽风喷口及若干甲醇燃烧器，其中，燃尽风喷口位于甲醇燃烧器的上方，助燃风箱与燃尽风喷口及甲醇燃烧器的助燃风入口相连通，甲醇燃料管道与甲醇燃烧器的甲醇入口相连通，雾化介质管道与甲醇燃烧器的雾化介质入口相连通，该系统能够通过对现役燃煤火电锅炉进行改造，以适应甲醇燃烧。

技术研发人员：范庆伟;晋中华;敬小磊;张锋;刘洋;时勇强;赵军旗
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2021.06.07
技术公布日：2021.07.27