本实用新型涉及一种清洁能源制备系统，特别是一种用燃煤发电机组余电和尾部烟气余热制取二甲醚的系统。
背景技术：
目前燃煤发电机组大型化和高参数化是大规模减少燃煤污染的主要途径，国内运行的火电机组主要是600MW、1000MW级的超临界（主蒸汽温度538℃~593℃，主蒸汽压力24~26MPa）、超超临界（主蒸汽温度≥600℃，主蒸汽压力≥26MPa）燃煤发电机组，国外主蒸汽温度700C°燃煤发电机组也即将投产。但是，近年来部分地区由于水电、光伏、风电等新能源发展，大量大容量、高参数燃煤发电机组的运行负荷大幅度减少，有的降到了设计负荷的50%以下，机组装机容量比供电负荷冗余了大量的剩余电力，这部分电力被定义为余电（Surplus Power, SP），超超临界燃煤发电机组在50%设计负荷运行时热效率可降低9%以上，各主机和辅机在远离设计工况下运行时效率大幅降低，故障率大幅上升，是发电企业亟需解决的难题。另外，新能源，分布式能源的高度渗入，使燃煤发电机组面临更复杂的调峰要求。
市场上主流使用的汽油车、柴油车及天然气车的运行也对环境影响巨大。如何高效经济地保障新型军事装备（如新型AIP（Air-independent propulsion）潜艇）高纯度的液氢、液氧的供应也是我们国家的亟待解决的难题。
研究人员已经确认甲醇可以直接掺混到汽油中，甲醇的衍生物二甲醚(Dimethyl Ether, DME)可以直接掺混到柴油中，氢气可以直接掺混到天然气燃料中去增加发动机效率并减少排放。
中国专利公开号“104989519A”公开了“ 氢气发电机组”，其特征在于，包括发电机主体，所述主体包括供能系统、能换系统及控制单元，所述供能系统包括氢气供给单元及与之相连的燃气喷射阀，所述能换系统包括空气滤清器及与之相连的多组传感器，所述控制单元由ECU组成；所述传感器包括进气温度压力传感器、水温传感器、曲轴位置传感器、氧传感器及相位传感器组成。上述专利公开的是一种利用氢气作为能源发电的系统，并没有公开给与我们相反的指导。
现有技术中还不存在利用大型高参数燃煤发电机组的余电/余热产生二甲醚原料来解决发电企业的部分负荷运行低效率高成本的方案同时产出清洁低碳能源的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种利用大容量、高参数燃煤发电机组的余电/余热电解水或高温水蒸汽（High Temperature Steam Electrolysis，HTSE）产生氢气，并通过二氧化碳加氢催化反应（Carbon Dioxide by Catalytic Hydrogenation with Hydrogen，CDCHH）制造二甲醚的系统来解决发电企业燃煤发电机组的部分负荷运行时低效率高成本问题，并提供二甲醚等来直接掺混天然气、汽油车、柴油车辆燃料来减少地域的污染物排放和碳排放，提高地域空气质量。
本实用新型目的通过以下技术方案实现：
一种用燃煤发电机组余电和尾部烟气余热制取二甲醚的系统，包括锅炉、汽轮机和发电机，锅炉产生水蒸气通过汽轮机驱动发电机发电，其特征是，还包括低温省煤器、压力水电解槽、氢气干燥器、氢气压缩机、氢气加热装置、二氧化碳捕集装置、二氧化碳压缩机、二氧化碳加热装置和二甲醚合成装置，所述锅炉尾部烟气依次接入低温省煤器、二氧化碳捕集装置后排出，捕集的二氧化碳气体依次经过二氧化碳压缩机、二氧化碳加热装置和二甲醚合成装置；所述的低温省煤器接入压力水电解槽，压力水电解槽电解产生的氢气端依次接入氢气干燥器、氢气压缩机、氢气加热装置和二甲醚合成装置。
作为优选，所述的氢气干燥器、氢气加热装置和二氧化碳加热装置均通过汽轮机抽汽供热。
作为优选，所述的压力水电解槽、氢气压缩机、二氧化碳压缩机、二甲醚合成装置均通过发电机的余电供电。
作为优选，所述的二氧化碳加热装置和氢气加热装置均通过发电机的余电辅助加热。
作为优选，所述的压力水电解槽产生的氧气分为两路，一路存储，另一路通入锅炉。
与现有技术相比，本产品同现有技术相比具有以下优点及效果 ：
1、实现高参数、大容量燃煤发电机组在最佳工作点平稳工作，提高了机组效率，避免了机组频繁负荷变动及低负荷运行时的不良影响；
2、通过余热回收装置回收高温水蒸汽电解产物的热量，实现了能源的梯级利用；
3、模块化设计，投运的余电制取二甲醚燃料系统模块数可随电网负荷的变化及时变化，提高运行效率和灵活性，同时降低安装难度和复杂度，降低运行管理复杂度；
4、通过结合本实用新型中余电/余热制取二甲醚燃料的系统，燃煤发电机组可及时应对电网的符合变动要求。
5、合成二甲醚的原料之一二氧化碳由锅炉尾部烟气中经二氧化碳捕集而来，降低了燃煤发电机组的二氧化碳排放；
6、制得的二甲醚燃料是清洁能源，掺混到柴油中可降低汽车的碳排放，有良好的社会效益。
7、二甲醚(Dimethyl Ether, DME)可以直接掺混到柴油中，提高柴油发动机的效率降低排放。
8、实现了利用中国保有量丰富的煤资源制氢、甲醇、二甲醚等液体燃料，有利于中国的能源安定安全可靠地供给，有利于国家的能源安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例的系统原理示意图。
标号说明：锅炉1、汽轮机2、发电机3、低温省煤器4、压力水电解槽5、氢气干燥器6、氢气压缩机7、氢气加热装置8、二氧化碳捕集装置9、二氧化碳压缩机10、二氧化碳加热装置11、甲醚合成装置12。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本实用新型，下列实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并不限定本实用新型的保护范围。
实施例：
在本实施例中，制氢方式为电解水制氢，主要产品为二甲醚。如图1示，本实施例由超临界/超超临界锅炉1、汽轮机2、发电机3、低温省煤器4、压力水电解槽5、氢气干燥器6、氢气加热装置7、氢气压缩机8、二氧化碳捕集装置/9、二氧化碳压缩机10、二氧化碳加热装置11、一步法二甲醚合成装置12组成。
本实施例中的“低温省煤器”是指布置在锅炉空气预热器之后，将烟气温度降低到100℃左右，实现烟气余热深度回收的装置。一般分两级布置：第一季布置在除尘器前，第二级布置在脱硫塔前。采用低温省煤器可提高机组热效率，节能、节水效果显著，符合国家“节能减排”的政策，具有很好的发展前景和应用推广价值。
超临界/超超临界锅炉1尾部烟气经低温省煤器4余热回收制取80~90℃的热水进入压力水电解槽5电解，电解槽阴极侧出口为3MPa的氢气，氢气经氢气干燥器6干燥、氢气压缩机7加压、氢气加热装置8加热升温后进入一步法二甲醚合成装置12，与由超临界/超超临界锅炉1尾部烟气经二氧化碳捕集装置9捕集、二氧化碳压缩机10压缩、二氧化碳加热装置11升温后的高温高压的二氧化碳气体反应生成二甲醚；压力水电解槽5阳极侧出口为3MPa的氧气，氧气分两路，一路进入超临界/超超临界锅炉1燃烧形成富氧燃烧工况，另一路可去贮存。
超临界/超超临界锅炉1主蒸进入汽轮机2做功带动发电机3发电，发电机3发出的电量首先满足电网负荷的需要，在电网的负荷需求低于燃煤发电机组的经济工况（一般为80%负荷率）时，燃煤发电机组工作在80%负荷，扣除供电负荷后的余电供本实施例所描述的燃煤发电机组余电制取二甲醚的系统中各用电设备使用，包括：压力水电解槽5耗电、以及氢气压缩机7和二氧化碳压缩机10耗电等。
压力电解槽的工作压力为3.2Mpa，其中阴极的电化学反应方程：
4H2O（l） + 4e-==2H2（g）+4OH-（aq）
阳极的电化学反应方程：
4OH-==O2（g） + 2 H2O（l） + 4e-
汽轮机2中压级抽汽一部分进入氢气干燥装置7干燥氢气；一部分进入氢气加热装置8和二氧化碳加热装置11预热一步法二甲醚合成的原料气氢气和二氧化碳。
一步法二甲醚合成装置中总包反应为：
2CO2 + 6H2==CH3-O-CH3+3H2O
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。