1.本发明属于火力及新能源发电利用领域，涉及一种燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环系统及方法。


背景技术：

2.为实现煤电机组co2减排的目标，二氧化碳捕集、利用和存储(carbon capture，utilization and storage，ccus)技术成为煤电机组的重要发展方向。对于煤电机组而言，采用ccus技术除需要降低成本外，更重要的是要实现捕集到的co2的利用和存储，目前大规模捕集到的co2主要用于油田驱油或者咸水层封存，但受制于地质条件，并非所有的燃煤机组都具备co2封存条件。
3.我国目前拥有世界上装机规模最大的燃煤机组和可再生能源发电机组，可再生能源发电机组发电量受外界因素影响较大，不可避免的带来了弃风、弃光问题，而燃煤机组又面临巨大的碳减排压力，但目前尚未见到燃煤机组耦合可再生能源降低碳排放的成功案例。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环系统及方法，该系统及方法能够实现燃煤机组耦合可再生能源降低碳排放。
5.为达到上述目的，本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环方法包括以下步骤：
6.回收锅炉排烟中的水分及二氧化碳，回收的水分利用可再生能源的弃电电解生成氢气及氧气，其中，生成的氧气作为产品外供或进入锅炉作为氧化剂，生成的氢气与回收的二氧化碳利用可再生能源的弃电生成氢基衍生燃料，然后作为产品外供。
7.本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环系统包括可再生能源的弃电输出端、锅炉、水分回收设备、二氧化碳回收设备、氢气制备设备及氢基衍生燃料制备设备；
8.锅炉的烟气出口与水分回收设备的烟气入口相连通，水分回收设备的烟气出口与二氧化碳回收设备的烟气入口相连通；
9.水分回收设备的出水口与氢气制备设备的入水口相连通；氢气制备设备的氢气出口与氢基衍生燃料制备设备的氢气原料入口相连通；二氧化碳回收设备的二氧化碳出口与氢基衍生燃料制备设备的二氧化碳原料入口相连通，氢气制备设备的氧气产物出口与外界氧气供应管道相连通，氢基衍生燃料制备设备的产品出口与成品外供管道相连通；
10.可再生能源的弃电输出端与氢气制备设备的电源接口及氢基衍生燃料制备设备的电源接口相连接。
11.锅炉的烟气出口经环保设备与水分回收设备的烟气入口相连通。
12.二氧化碳回收设备的烟气出口与烟囱的入口相连通。
13.氢气制备设备的氧气产物出口与锅炉的入口相连通。
14.氢基衍生燃料制备设备的产品出口与锅炉的入口相连通。
15.所述环保设备包括依次设置的脱硝系统、除尘系统及脱硫系统。
16.本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环方法包括以下步骤：
17.原煤进入锅炉燃烧产生的烟气进入到水分回收设备中回收烟气中的水蒸气，水分回收设备输出的烟气再进入到二氧化碳回收设备中回收二氧化碳；
18.水分回收设备回收的水送入氢气制备设备中，氢气制备设备利用可再生能源的弃电对水进行电解产生氢气及氧气，其中，产生的氧气分为两路，其中一路进入到锅炉中，另一路作为产品外供；产生的氢气进入到氢基衍生燃料制备设备中；二氧化碳回收设备回收的二氧化碳进入到氢基衍生燃料制备设备中，在氢基衍生燃料制备设备中，利用可再生能源的弃电将氢气与二氧化碳转化为氢基衍生燃料，然后作为产品外供。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环系统及方法在具体操作时，回收锅炉排烟中的水分及二氧化碳，回收的水分利用可再生能源的弃电电解生成氢气及氧气，其中，生成的氧气作为产品外供或作为锅炉助燃剂，生成的氢气与回收的二氧化碳利用可再生能源的弃电生成氢基衍生燃料，实现燃煤机组耦合可再生能源降低碳排放的目的。需要说明的是，本发明采用锅炉排放的二氧化碳以及烟气中水分制备的氢气，继而生产甲醇及二甲醚等氢基衍生燃料，既大幅降低了锅炉的二氧化碳排放量，又解决了氢气难以储运的问题，实现氢基衍生燃料产量和可再生能源弃电的匹配，同时实现燃煤机组二氧化碳的减排以及可再生能源的消纳。
附图说明
21.图1为本发明的原理图。
22.其中，1为锅炉、2为环保设备、3为水分回收设备、4为二氧化碳回收设备、5为氢气制备设备、6为氢基衍生燃料制备设备、7为烟囱。
具体实施方式
23.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。
24.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。
25.参考图1，本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环系统包括可再生能源的弃电输出端、锅炉1、环保设备2、水分回收设备3、二氧化碳回收设备4、氢气制备设备5、氢基衍生燃料制备设备6及烟囱7；
26.锅炉1的烟气出口与环保设备2的入口相连通，环保设备2的出口与水分回收设备3的烟气入口相连通，水分回收设备3的烟气出口与二氧化碳回收设备4的烟气入口相连通，二氧化碳回收设备4的烟气出口与烟囱7的入口相连通。
27.水分回收设备3的出水口与氢气制备设备5的入水口相连通；氢气制备设备5的氢气出口与氢基衍生燃料制备设备6的氢气原料入口相连通；二氧化碳回收设备4的二氧化碳出口与氢基衍生燃料制备设备6的二氧化碳原料入口相连通。
28.氢气制备设备5的氧气产物出口与锅炉1的入口以及外界氧气供应管道相连通，氢基衍生燃料制备设备6的产品出口与锅炉1的入口以及成品外供管道相连通；
29.可再生能源的弃电输出端与氢气制备设备5的电源接口及氢基衍生燃料制备设备6的电源接口相连接。
30.本发明所述的燃煤机组耦合可再生能源制备氢基衍生燃料的循环方法包括以下步骤：
31.原煤进入锅炉1燃烧产生的烟气经环保设备2进行脱硝、除尘及脱硫处理，再进入到水分回收设备3中回收烟气中的水蒸气，水分回收设备3输出的烟气再经二氧化碳回收设备4回收二氧化碳后从烟囱7排出；
32.水分回收设备3回收的水送入氢气制备设备5中，氢气制备设备5利用可再生能源的弃电对水进行电解产生氢气及氧气，其中，产生的氧气分为两路，其中一路进入到锅炉1中，另一路作为产品外供；产生的氢气进入到氢基衍生燃料制备设备6中，二氧化碳回收设备4回收的二氧化碳进入到氢基衍生燃料制备设备6中，在氢基衍生燃料制备设备6中，利用可再生能源的弃电将氢气与二氧化碳转化为甲醇及二甲醚等氢基衍生燃料，然后作为产品外供。
33.需要说明的是，本发明能够对锅炉1烟气中的水分和二氧化碳进行回收，并利用可再生能源的弃电制备合成氢基衍生燃料，同时实现燃煤机组二氧化碳的减排以及可再生能源的消纳。利用本发明，还能根据可再生能源的弃电量灵活调节系统中回收的水分及二氧化碳，从而实现氢基衍生燃料产量和可再生能源弃电的匹配，具有重要意义。