CN114655923B - 一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法，该***将燃煤锅炉、硫碘循环制氢、超临界二氧化碳发电耦合，进行氢电联产，包括燃煤二氧化碳锅炉、二氧化碳发电***、高温换热器、中温换热器、脱硝模块、低温换热器、空预器、除尘器、引风机、本生反应器、烟气排放***、分离***、碘化氢溶液浓缩精馏***、碘化氢分解***、碘回收***、氢气收储***、硫酸收储***、送风***、风粉***和供水***。本发明方法用碘溶液吸收锅炉烟气中的二氧化硫，不会产生额外的二氧化碳排放，而且碘可以循环利用，运行成本较低；将锅炉产生的污染性气体二氧化硫用来制氢，减少了污染、增加了能量；使超临界二氧化碳发电工作在其最高效率温度段，提高了发电效率。

Description

一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法
技术领域
本发明属于火电、环保和制氢技术领域，具体涉及一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法。
背景技术
燃煤机组的烟气中含有二氧化硫，目前大多数通过将碳酸钙烧制成氧化钙、磨成粉末，制成浆液，使含二氧化硫的烟气通过浆液，二氧化硫被吸收，产生硫酸钙，进行脱硫。这种脱硫方法会将碳酸钙中固化的二氧化碳释放出来，因此脱硫过程会额外增加碳排放。另外脱硫过程需要源源不断地使用碳酸钙，原料成本较高。
超临界二氧化碳发电是最近大型化应用比较热门的技术，该技术***和设备较少、发电效率高，利用二氧化碳替代水，节约了水资源。但为了减少二氧化碳压缩功，需要将部分二氧化碳降温接近临界点，需要外部介质冷却，存在部分热量的浪费。
硫碘循环制氢是一种热化学制氢的方法，相对于电解制氢，中间少了一个将热转换为电的环节，因此制氢效率大大提高。但硫碘循环制氢需要在强腐蚀性环境中利用800℃以上的高温热源，在大规模工业应用中难度较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种燃煤锅炉氢电联产的***，该***将燃煤锅炉、硫碘循环制氢、超临界二氧化碳发电耦合，进行氢电联产，包括燃煤二氧化碳锅炉、二氧化碳发电***和高温换热器；其中，
燃煤二氧化碳锅炉的第一出口接在高温换热器的入口，燃煤二氧化碳锅炉的第二出口接在二氧化碳发电***的第一入口，二氧化碳发电***的第一出口接在燃煤二氧化碳锅炉的第二入口。
本发明进一步的改进在于，燃煤二氧化碳锅炉管内工质为二氧化碳，二氧化碳在燃煤二氧化碳锅炉内吸热后温度达到620℃以上，压力达到28MPa以上，燃煤二氧化碳锅炉管外工质为煤燃烧产生的含二氧化硫的烟气，二氧化碳发电***包含有二氧化碳透平、压缩机、回热器、冷却器及其附属设备。
本发明进一步的改进在于，高温换热器为烟气-碘化氢换热器，碘化氢在高温换热器内吸收烟气的热量，被加热到500℃以上。
本发明进一步的改进在于，还包括中温换热器、脱硝模块、低温换热器、空预器、除尘器、引风机和本生反应器；
高温换热器的出口接在中温换热器的入口，中温换热器的出口接在脱硝模块的入口，脱硝模块的出口接在低温换热器的入口，低温换热器的出口接在空预器的第一入口，空预器的第一出口接在除尘器的入口，除尘器的出口接在引风机的入口，引风机的出口接在本生反应器的第一入口。
本发明进一步的改进在于，中温换热器为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在中温换热器被浓缩精馏，产生碘化氢。
本发明进一步的改进在于，从中温换热器出来的烟气，通过脱硝模块、低温换热器中，空预器、除尘器、引风机进入到本生反应器中，低温换热器为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在低温换热器被预热，本生反应器是一种循环喷淋吸收塔类反应器，反应器中有循环泵、搅拌器、喷淋层和除雾层。
本发明进一步的改进在于，还包括烟气排放***、分离***、碘化氢溶液浓缩精馏***、碘化氢分解***、碘回收***、氢气收储***、硫酸收储***和供水***；
本生反应器的第一出口接在烟气排放***的入口，本生反应器的第二出口接在分离***的入口，分离***的第一出口接在碘化氢溶液浓缩精馏***的入口，分离***的第二出口接在硫酸收储***的入口，碘化氢溶液浓缩精馏***的出口接在碘化氢分解***的入口，碘化氢分解***的第一出口接在氢气收储***的入口，碘化氢分解***的第二出口接在碘回收***的入口，碘回收***的出口接在本生反应器的第二入口，供水***的出口接在本生反应器的第三入口。
本发明进一步的改进在于，进入到本生反应器的烟气中的二氧化硫与从碘回收***回收的碘及供水***来的水发生反应，生成碘化氢溶液及硫酸溶液，从本生反应器排出的烟气经烟气排放***后排出，本生反应器产生的碘化氢溶液和硫酸溶液进入到分离***中，在分离***中硫酸溶液和碘化氢溶液发生分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***被浓缩精馏后进入到碘化氢分解***被分解为氢气和碘，氢气进入到氢气收储***中，碘进入到碘回收***中。
本发明进一步的改进在于，还包括送风***和风粉***；
送风***的出口接在二氧化碳发电***的第二入口，二氧化碳发电***的第二出口接在空预器的第二入口，空预器的第二出口接在风粉***的入口，风粉***的出口接在燃煤二氧化碳锅炉第一入口；
二氧化碳发电***的冷却器布置在送风***的入口，进入到送风***的空气吸收二氧化碳发电***中做完功的二氧化碳的热量，将二氧化碳冷却至临界点附近，从送风***出来的空气进入到空预器中被进一步加热后进入到风粉***中用来制粉及为煤粉燃烧提供助燃空气，风粉及助燃空气进入燃煤二氧化碳锅炉中燃烧，产生高温含二氧化硫的烟气。
一种燃煤锅炉氢电联产的方法，该方法基于所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，包括以下步骤：
向燃煤二氧化碳锅炉管内及二氧化碳发电***充入二氧化碳，并建立起二氧化碳回路压力及二氧化碳循环；
启动空预器、除尘器、引风机、送风***，空气经送风***、二氧化碳发电***、启动空预器、除尘器、引风机、本生反应器，通过烟气排放***排出；
通过供水***向本生反应器加入水，通过碘回收***向本生反应器加入碘，在本生反应器中形成碘溶液，启动本生反应器中的循环泵，建立起本生反应器内的碘溶液喷淋循环；
启动风粉***，向燃煤二氧化碳锅炉送粉，锅炉点火，锅炉产生的含二氧化硫的烟气经过脱硝模块脱硝，除尘器除尘，本生反应器吸收二氧化硫后达标通过烟气排放***排出；
逐步加大锅炉的负荷，燃煤二氧化碳锅炉的烟气温度逐步升高，二氧化碳发电***的二氧化碳温度逐步提高，二氧化碳发电***对外送出的电负荷逐步增大；
随着燃煤二氧化碳锅炉的负荷增加，本生反应器内溶液吸收了更多的二氧化硫，溶解碘的能力增加，通过碘回收***向本生反应器加入更多的碘，当本生反应器内溶液密度达到A后，进入到分离***中将碘化氢溶液和硫酸溶液分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***中浓缩精馏，产生碘化氢，浓缩精馏需要的热量从低温换热器和中温换热器中获取；
碘化氢在碘化氢分解***中被分解为氢气和碘，分解所需要的热量来自高温换热器中，氢气进入氢气收储***中，碘进入碘回收***中。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法，该***与目前通常使用的***比起来有以下几方面明显的优点：
1)该方法，利用碘溶液吸收锅炉烟气中的二氧化硫，不会产生额外的二氧化碳排放，而且碘可以循环利用，运行成本较低；
2)将锅炉产生的污染性气体二氧化硫用来制氢，减少了污染、增加了能量；
3)可以使超临界二氧化碳发电工作在其最高效率温度段，大大提高了发电效率；
4)阶梯性地使用了锅炉产生的热量，高温段热量用来发电，高、中温段热量用来提供给硫碘循环制氢***进行碘化氢的分解，中、低温段热量用来进行碘化氢溶液的浓缩精馏及硫酸的浓缩；
5)由于该方法进行硫碘循环制氢，不需要将硫酸分解来制取二氧化硫，所以可以实现不需要太高温度(500℃左右)进行热化学制氢，提供了一种大规模、高效制氢的途径；
6)利用锅炉所需的空气来冷却超临界二氧化碳发电循环中的二氧化碳，简化了***，同时利用了余热，提高了热量的利用效率；
7)几乎全量使用了锅炉产生的热量。
附图说明
图1为本发明一种燃煤锅炉氢电联产的***的结构框图。
附图标记说明：
1、燃煤二氧化碳锅炉，2、二氧化碳发电***，3、高温换热器，4、中温换热器，5、脱硝模块，6、低温换热器，7、空预器，8、除尘器，9、引风机，10、本生反应器，11、烟气排放***，12、分离***，13、碘化氢溶液浓缩精馏***，14、碘化氢分解***，15、碘回收***，16、氢气收储***，17、硫酸收储***，18、送风***，19、风粉***，20、供水***。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供的一种燃煤锅炉氢电联产的***，该***将燃煤锅炉、硫碘循环制氢、超临界二氧化碳发电耦合，进行氢电联产，包括燃煤二氧化碳锅炉1、二氧化碳发电***2、高温换热器3、中温换热器4、脱硝模块5、低温换热器6、空预器7、除尘器8、引风机9、本生反应器10、烟气排放***11、分离***12、碘化氢溶液浓缩精馏***13、碘化氢分解***14、碘回收***15、氢气收储***16、硫酸收储***17、送风***18、风粉***19和供水***20。
燃煤二氧化碳锅炉1的第一出口接在高温换热器3的入口，燃煤二氧化碳锅炉1的第二出口接在二氧化碳发电***2的第一入口，二氧化碳发电***2的第一出口接在燃煤二氧化碳锅炉1的第二入口；高温换热器3的出口接在中温换热器4的入口，中温换热器4的出口接在脱硝模块5的入口，脱硝模块5的出口接在低温换热器6的入口，低温换热器6的出口接在空预器7的第一入口，空预器7的第一出口接在除尘器8的入口，除尘器8的出口接在引风机9的入口，引风机9的出口接在本生反应器10的第一入口；本生反应器10的第一出口接在烟气排放***11的入口，本生反应器10的第二出口接在分离***12的入口，分离***12的第一出口接在碘化氢溶液浓缩精馏***13的入口，分离***12的第二出口接在硫酸收储***17的入口，碘化氢溶液浓缩精馏***13的出口接在碘化氢分解***14的入口，碘化氢分解***14的第一出口接在氢气收储***16的入口，碘化氢分解***14的第二出口接在碘回收***15的入口，碘回收***15的出口接在本生反应器10的第二入口，供水***20的出口接在本生反应器10的第三入口；送风***18的出口接在二氧化碳发电***2的第二入口，二氧化碳发电***2的第二出口接在空预器7的第二入口，空预器7的第二出口接在风粉***19的入口，风粉***19的出口接在燃煤二氧化碳锅炉1第一入口。
所述燃煤二氧化碳锅炉1管内工质为二氧化碳，二氧化碳在燃煤二氧化碳锅炉1内吸热后温度达到620℃以上，压力达到28MPa以上，燃煤二氧化碳锅炉1管外工质为煤燃烧产生的含二氧化硫的烟气，二氧化碳发电***2包含有二氧化碳透平、压缩机、回热器、冷却器及其附属设备。高温换热器3为烟气-碘化氢换热器，碘化氢在高温换热器3内吸收烟气的热量，被加热到500℃以上。
所述中温换热器4为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在中温换热器4被浓缩精馏，产生碘化氢。从中温换热器4出来的烟气，通过脱硝模块5、低温换热器6中，空预器7、除尘器8、引风机9进入到本生反应器10中，低温换热器6为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在低温换热器6被预热，本生反应器10是一种循环喷淋吸收塔类反应器，反应器中有循环泵、搅拌器、喷淋层和除雾层。
进入到本生反应器10的烟气中的二氧化硫与从碘回收***15回收的碘及供水***20来的水发生反应，生成碘化氢溶液及硫酸溶液，从本生反应器10排出的烟气经烟气排放***11后排出，本生反应器10产生的碘化氢溶液和硫酸溶液进入到分离***12中，在分离***12中硫酸溶液和碘化氢溶液发生分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***17中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***13被浓缩精馏后进入到碘化氢分解***14被分解为氢气和碘，氢气进入到氢气收储***16中，碘进入到碘回收***15中。
所述二氧化碳发电***2的冷却器布置在送风***18的入口，进入到送风***18的空气吸收二氧化碳发电***2中做完功的二氧化碳的热量，将二氧化碳冷却至临界点附近，从送风***18出来的空气进入到空预器7中被进一步加热后进入到风粉***19中用来制粉及为煤粉燃烧提供助燃空气，风粉及助燃空气进入燃煤二氧化碳锅炉1中燃烧，产生高温含二氧化硫的烟气。
本发明提供的一种燃煤锅炉氢电联产的方法，包括以下步骤：
向燃煤二氧化碳锅炉1管内及二氧化碳发电***2充入二氧化碳，并建立起二氧化碳回路压力及二氧化碳循环；
启动空预器7、除尘器8、引风机9、送风***18，空气经送风***18、二氧化碳发电***2、启动空预器7、除尘器8、引风机9、本生反应器10，通过烟气排放***11排出；
通过供水***20向本生反应器10加入水，通过碘回收***15向本生反应器10加入碘，在本生反应器10中形成碘溶液，启动本生反应器10中的循环泵，建立起本生反应器10内的碘溶液喷淋循环；
启动风粉***19，向燃煤二氧化碳锅炉1送粉，锅炉点火，锅炉产生的含二氧化硫的烟气经过脱硝模块5脱硝，除尘器8除尘，本生反应器10吸收二氧化硫后达标通过烟气排放***11排出；
逐步加大锅炉的负荷，燃煤二氧化碳锅炉1的烟气温度逐步升高，二氧化碳发电***2的二氧化碳温度逐步提高，二氧化碳发电***2对外送出的电负荷逐步增大；
随着燃煤二氧化碳锅炉1的负荷增加，本生反应器10内溶液吸收了更多的二氧化硫，溶解碘的能力增加，通过碘回收***15向本生反应器10加入更多的碘，当本生反应器10内溶液密度达到A后，进入到分离***12中将碘化氢溶液和硫酸溶液分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***17中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***13中浓缩精馏，产生碘化氢，浓缩精馏需要的热量从低温换热器6和中温换热器4中获取；
碘化氢在碘化氢分解***14中被分解为氢气和碘，分解所需要的热量来自高温换热器3中，氢气进入氢气收储***16中，碘进入碘回收***15中。
实施例
采用该发明建设一台可以产生750MW热量的二氧化碳燃煤锅炉发电机组，锅炉燃烧含硫量0.8％的燃煤。该机组不需要循环水***、凝结水***、给水***、除氧器***、高低压加热器***、主蒸汽***、除盐水***，***大大简化，投资成本可以大幅度降低。
二氧化碳温度可以达到620℃，压力达到28MPa，冲转二氧化碳透平，可以发电350MW；
用锅炉燃烧所需的空气来冷却二氧化碳透平做功后的二氧化碳，二氧化碳温度可以冷却到接近临界温度，二氧化碳发电***不需要额外冷源，提高了热量的利用效率；
锅炉排放的烟气通入硫碘循环制氢的本生反应器，碘溶液吸收烟气中的二氧化硫，生成硫酸和碘化氢，锅炉不再需要脱硫***，每天可以节省脱硫***运行费用大约2万元；
从锅炉烟气中获取200℃的热量1200KW，用来进行碘化氢溶液的浓缩和精馏；
从锅炉烟气中获取500℃的热量230KW用来进行碘化氢的分解，每天可以产生19200m3的氢气，氢气价格4到10元，可产生10万元收益；
碘进入本生反应器复用；
从锅炉烟气中获取200KW的热量用来进行硫酸的浓缩，每天可以得到浓硫酸90吨，每吨硫酸按照500元计算，可产生4.5万元收益。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，该***将燃煤锅炉、硫碘循环制氢、超临界二氧化碳发电耦合，进行氢电联产，包括燃煤二氧化碳锅炉（1）、二氧化碳发电***（2）、高温换热器（3）、中温换热器（4）、脱硝模块（5）、低温换热器（6）、空预器（7）、除尘器（8）、引风机（9）和本生反应器（10）；其中，
燃煤二氧化碳锅炉（1）的第一出口接在高温换热器（3）的入口，燃煤二氧化碳锅炉（1）的第二出口接在二氧化碳发电***（2）的第一入口，二氧化碳发电***（2）的第一出口接在燃煤二氧化碳锅炉（1）的第二入口；
高温换热器（3）的出口接在中温换热器（4）的入口，中温换热器（4）的出口接在脱硝模块（5）的入口，脱硝模块（5）的出口接在低温换热器（6）的入口，低温换热器（6）的出口接在空预器（7）的第一入口，空预器（7）的第一出口接在除尘器（8）的入口，除尘器（8）的出口接在引风机（9）的入口，引风机（9）的出口接在本生反应器（10）的第一入口；
高温换热器（3）为烟气-碘化氢换热器，碘化氢在高温换热器（3）内吸收烟气的热量，被加热到500℃以上；中温换热器（4）为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在中温换热器（4）被浓缩精馏，产生碘化氢；低温换热器（6）为烟气-碘化氢溶液换热器，碘化氢溶液在低温换热器（6）被预热。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，燃煤二氧化碳锅炉（1）管内工质为二氧化碳，二氧化碳在燃煤二氧化碳锅炉（1）内吸热后温度达到620℃以上，压力达到28MPa以上，燃煤二氧化碳锅炉（1）管外工质为煤燃烧产生的含二氧化硫的烟气，二氧化碳发电***（2）包含有二氧化碳透平、压缩机、回热器、冷却器及其附属设备。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，从中温换热器（4）出来的烟气，通过脱硝模块（5）、低温换热器（6）中，空预器（7）、除尘器（8）、引风机（9）进入到本生反应器（10）中，本生反应器（10）是一种循环喷淋吸收塔类反应器，反应器中有循环泵、搅拌器、喷淋层和除雾层。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，还包括烟气排放***（11）、分离***（12）、碘化氢溶液浓缩精馏***（13）、碘化氢分解***（14）、碘回收***（15）、氢气收储***（16）、硫酸收储***（17）和供水***（20）；
本生反应器（10）的第一出口接在烟气排放***（11）的入口，本生反应器（10）的第二出口接在分离***（12）的入口，分离***（12）的第一出口接在碘化氢溶液浓缩精馏***（13）的入口，分离***（12）的第二出口接在硫酸收储***（17）的入口，碘化氢溶液浓缩精馏***（13）的出口接在碘化氢分解***（14）的入口，碘化氢分解***（14）的第一出口接在氢气收储***（16）的入口，碘化氢分解***（14）的第二出口接在碘回收***（15）的入口，碘回收***（15）的出口接在本生反应器（10）的第二入口，供水***（20）的出口接在本生反应器（10）的第三入口。
5.根据权利要求4所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，进入到本生反应器（10）的烟气中的二氧化硫与从碘回收***（15）回收的碘及供水***（20）来的水发生反应，生成碘化氢溶液及硫酸溶液，从本生反应器（10）排出的烟气经烟气排放***（11）后排出，本生反应器（10）产生的碘化氢溶液和硫酸溶液进入到分离***（12）中，在分离***（12）中硫酸溶液和碘化氢溶液发生分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***（17）中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***（13）被浓缩精馏后进入到碘化氢分解***（14）被分解为氢气和碘，氢气进入到氢气收储***（16）中，碘进入到碘回收***（15）中。
6.根据权利要求4所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，其特征在于，还包括送风***（18）和风粉***（19）；
送风***（18）的出口接在二氧化碳发电***（2）的第二入口，二氧化碳发电***（2）的第二出口接在空预器（7）的第二入口，空预器（7）的第二出口接在风粉***（19）的入口，风粉***（19）的出口接在燃煤二氧化碳锅炉（1）第一入口；
二氧化碳发电***（2）的冷却器布置在送风***（18）的入口，进入到送风***（18）的空气吸收二氧化碳发电***（2）中做完功的二氧化碳的热量，将二氧化碳冷却至临界点附近，从送风***（18）出来的空气进入到空预器（7）中被进一步加热后进入到风粉***（19）中用来制粉及为煤粉燃烧提供助燃空气，风粉及助燃空气进入燃煤二氧化碳锅炉（1）中燃烧，产生高温含二氧化硫的烟气。
7.一种燃煤锅炉氢电联产的方法，其特征在于，该方法基于权利要求6所述的一种燃煤锅炉氢电联产的***，包括以下步骤：
向燃煤二氧化碳锅炉（1）管内及二氧化碳发电***（2）充入二氧化碳，并建立起二氧化碳回路压力及二氧化碳循环；
启动空预器（7）、除尘器（8）、引风机（9）、送风***（18），空气经送风***（18）、二氧化碳发电***（2）、启动空预器（7）、除尘器（8）、引风机（9）、本生反应器（10），通过烟气排放***（11）排出；
通过供水***（20）向本生反应器（10）加入水，通过碘回收***（15）向本生反应器（10）加入碘，在本生反应器（10）中形成碘溶液，启动本生反应器（10）中的循环泵，建立起本生反应器（10）内的碘溶液喷淋循环；
启动风粉***（19），向燃煤二氧化碳锅炉（1）送粉，锅炉点火，锅炉产生的含二氧化硫的烟气经过脱硝模块（5）脱硝，除尘器（8）除尘，本生反应器（10）吸收二氧化硫后达标通过烟气排放***（11）排出；
逐步加大锅炉的负荷，燃煤二氧化碳锅炉（1）的烟气温度逐步升高，二氧化碳发电***（2）的二氧化碳温度逐步提高，二氧化碳发电***（2）对外送出的电负荷逐步增大；
随着燃煤二氧化碳锅炉（1）的负荷增加，本生反应器（10）内溶液吸收了更多的二氧化硫，溶解碘的能力增加，通过碘回收***（15）向本生反应器（10）加入更多的碘，当本生反应器（10）内溶液密度达到A后，进入到分离***（12）中将碘化氢溶液和硫酸溶液分离，硫酸溶液进入到硫酸收储***（17）中，碘化氢溶液进入到碘化氢溶液浓缩精馏***（13）中浓缩精馏，产生碘化氢，浓缩精馏需要的热量从低温换热器（6）和中温换热器（4）中获取；
碘化氢在碘化氢分解***（14）中被分解为氢气和碘，分解所需要的热量来自高温换热器（3）中，氢气进入氢气收储***（16）中，碘进入碘回收***（15）中。
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US20060277917A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Kuai-Teng Hsu Thermochemical water splitting power generation process and system
CN105526576B (zh) * 2016-01-20 2017-11-17 西安热工研究院有限公司 一种煤基超临界二氧化碳布雷顿循环双分流高效发电***
CN106285805B (zh) * 2016-08-10 2018-07-10 西安热工研究院有限公司 一种中间预热的煤基超临界二氧化碳布雷顿循环发电***
CN205897088U (zh) * 2016-08-10 2017-01-18 西安热工研究院有限公司 一种超临界二氧化碳布雷顿循环燃煤发电机组
CN207438551U (zh) * 2017-10-12 2018-06-01 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种集成燃煤锅炉的超临界二氧化碳循环发电***
CN112794282A (zh) * 2021-02-06 2021-05-14 西安热工研究院有限公司 一种利用锅炉含硫烟气制氢的***和方法
CN113086945A (zh) * 2021-04-14 2021-07-09 中核能源科技有限公司 高温气冷堆电氢水热联产***
CN113562692B (zh) * 2021-07-11 2023-11-10 浙江大学 燃煤电厂深度调峰耦合热化学硫碘开路循环制氢的方法
CN114655923B (zh) * 2022-04-22 2023-05-30 西安热工研究院有限公司 一种燃煤锅炉氢电联产的***和方法

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