CN110499517B - 水电站电解制氢智能温控冷却供水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电站电解制氢智能温控冷却供水系统，包括设置于水轮发电机组的压力钢管上的取水口，取水口通过供水总管与电解制氢装置冷却器的供水支路连通，电解制氢装置冷却器的回水支路通过回水总管与水轮发电机组的尾水管连通，电解制氢装置冷却器的每一条供水支路上设置有流量调节阀、进口端温度传感器、出口端温度传感器，流量调节阀、进口端温度传感器、出口端温度传感器均与智能温控调节装置电连接。本发明能够提高水电站水资源利用率及发电潜能，减小汛期弃水，同时利用产生的电能电解水产生氢气和氧气，增加了水电站的产能和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，具体地指一种水电站电解制氢智能温控冷却供水系统。
背景技术
我国水资源丰富，水电建设取得了举世瞩目的成就，其经济和社会效益显著，但也存在着一些不容忽视的问题。如部分水电站送电区域用电负荷与自然径流不协调，电站汛期弃水现象严重，据不完全估算，到2020年，四川弃水电量将达350亿千瓦时，四川水电面临巨大的消纳压力。
近年来水电解制氢技术的研究在世界范围内受到越来越高的重视和支持。因此利用水电站电解制氢，可有效解决电力过剩时水电消纳难题，同时可提高水资源利用率、减小水电站汛期弃水。
电解水制氢装置的工作介质是工作温度为70～85℃的碱性水溶液，其主设备为电解槽。在电解槽后连有氢侧系统、氧侧系统及补给水系统和碱液系统等。电解水制氢工艺流程对碱性水溶液温度控制较为严格，目前常用的冷却水调节方法均为手动调节，温控调节效果较差，且水资源浪费较为严重。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足之处，为水电站电解制氢装置而提出了一种智能温控冷却供水系统，提高水电站水资源利用率及发电潜能，减小汛期弃水，同时利用产生的电能电解水产生氢气和氧气，增加了水电站的产能和经济效益。
为实现上述目的，本发明所设计的水电站电解制氢智能温控冷却供水系统，包括设置于水轮发电机组的压力钢管上的取水口，其特殊之处在于，所述取水口通过供水总管与电解制氢装置冷却器的供水支路连通，所述电解制氢装置冷却器的回水支路通过回水总管与水轮发电机组的尾水管连通，所述电解制氢装置冷却器的每一条供水支路上设置有流量调节阀、进口端温度传感器、出口端温度传感器，所述流量调节阀、进口端温度传感器、出口端温度传感器均与智能温控调节装置电连接。
进一步地，所述智能温控调节装置包括沿信号走向依次相连的流量给定器、信号反馈器、函数发生器和开度调节器，所述流量给定器的输入端与控制信号输出端连接，所述开度调节器的输出端与流量调节阀的输入端连接，所述进口端温度传感器、出口端温度传感器的输出端均与信号反馈器的输入端连接。
更进一步地，所述电解制氢装置冷却器的供水支路包括电解槽冷却器支路、氧气气水分离器冷却器支路和氢气气水分离器冷却器支路。
更进一步地，所述电解槽冷却器支路包括流量调节阀、进口端压力传感器、进口端温度传感器、电解槽冷却器、出口端压力传感器、出口端温度传感器。
更进一步地，所述氧气气水分离器冷却器支路包括流量调节阀、进口端压力传感器、进口端温度传感器、氧气气水分离器冷却器、出口端压力传感器、出口端温度传感器。
更进一步地，所述氢气气水分离器冷却器支路包括流量调节阀、进口端压力传感器、进口端温度传感器、氢气气水分离器冷却器、出口端压力传感器、出口端温度传感器。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：
(1)本发明提高了水电站水资源利用率及发电潜能，降低了水电站弃水。
(2)本发明可直接应用于水电站电解水产生氢气和氧气装置，对氢气能源在水电站中的开发利用和推广具有重要意义。
(3)本发明可通过预先设置的PLC控制指令，智能温控冷却水调节流量，降低人工成本。
附图说明
图1为本发明一种水电站电解制氢智能温控冷却供水系统的结构示意图。
图中：水轮发电机组1，取水口1.1，压力钢管1.2，尾水管1.3，流量调节阀2，进口端温度传感器3.1，电解槽冷却器3.2，氧气气水分离器冷却器3.3，氢气气水分离器冷却器3.4，出口端温度传感器3.5，智能温控调节装置4，流量给定器4.1，信号反馈器4.2，函数发生器4.3，开度调节器4.4。
具体实施方式
为了使本发明技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明提出的一种水电站电解制氢智能温控冷却供水系统，包括设置于水轮发电机组1的压力钢管1.2上的取水口1.1，取水口1.1通过供水总管5与电解制氢装置冷却器3的供水支路连通。电解制氢装置冷却器3的回水支路通过回水总管9与水轮发电机组1的尾水管1.3连通。
电解制氢装置冷却器3的供水支路包括电解槽冷却器支路6、氧气气水分离器冷却器支路7和氢气气水分离器冷却器支路8。
电解槽冷却器支路6的进水口与供水总管5连通，回水口与回水总管9连通。电解槽冷却器支路6包括流量调节阀2、进口端压力传感器、进口端温度传感器3.1、电解槽冷却器3.2、出口端压力传感器、出口端温度传感器3.5。
氧气气水分离器冷却器支路7的进水口与供水总管5连通，回水口与回水总管9连通。氧气气水分离器冷却器支路7包括流量调节阀2、进口端压力传感器、进口端温度传感器3.1、氧气气水分离器冷却器3.3、出口端压力传感器、出口端温度传感器3.5。
氢气气水分离器冷却器支路8的进水口与供水总管5连通，回水口与回水总管9连通。氢气气水分离器冷却器支路8包括流量调节阀2、进口端压力传感器、进口端温度传感器3.1、氢气气水分离器冷却器3.4、出口端压力传感器、出口端温度传感器3.5。
流量调节阀2、进口端温度传感器3.1和出口端温度传感器3.5均为三个，所有流量调节阀2、进口端温度传感器3.1、出口端温度传感器3.5均与智能温控调节装置4电连接。
智能温控调节装置4包括沿信号走向依次相连的流量给定器4.1、信号反馈器4.2、函数发生器4.3和开度调节器4.4，流量给定器4.1的输入端与控制信号输出端(PLC图中未示出)连接，通过预先设置的PLC控制指令，智能温控冷却水调节流量，开度调节器4.4的输出端与流量调节阀2的输入端连接，进口端温度传感器3.1、出口端温度传感器3.5的输出端均与信号反馈器4.2的输入端连接。
本发明水电站电解制氢智能温控冷却系统工作时，从水轮发电机组1的压力钢管1.2上的取水口1.1上取水，根据电解制氢装置冷却器3的实际运行负荷和以及冷却水水温，智能温控调节装置4自动调整流量调节阀2的开度，使通过电解制氢装置冷却器3每一个冷却支路中用户的流量能较好地满足其冷却要求，确保电解制氢装置冷却器3的最高温度低于其性能限值。最后，通过电解制氢装置冷却器3的冷却水排至水轮发电机组1的尾水管或电站下游1.3。
由于电解制氢装置冷却器3需要的冷却水量会随电解制氢装置冷却器3负荷的变化而发生改变，通过智能温控调节装置4自动调节流量调节阀2的开度，可有效节约水资源并提高水资源利用率，并为水电站电解制氢装置提供了一种可靠且高效的冷却供水方式。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种水电站电解制氢智能温控冷却供水系统，包括设置于水轮发电机组(1)的压力钢管(1.2)上的取水口(1.1)，其特征在于：所述取水口(1.1)通过供水总管(5)与电解制氢装置冷却器(3)的供水支路连通，所述电解制氢装置冷却器(3)的回水支路通过回水总管(9)与水轮发电机组(1)的尾水管(1.3)连通，所述电解制氢装置冷却器(3)的每一条供水支路上设置有流量调节阀(2)、进口端温度传感器(3.1)、出口端温度传感器(3.5)，所述流量调节阀(2)、进口端温度传感器(3.1)、出口端温度传感器(3.5)均与智能温控调节装置(4)电连接；
所述智能温控调节装置(4)包括沿信号走向依次相连的流量给定器(4.1)、信号反馈器(4.2)、函数发生器(4.3)和开度调节器(4.4)，所述流量给定器(4.1)的输入端与控制信号输出端连接，所述开度调节器(4.4)的输出端与流量调节阀(2)的输入端连接，所述进口端温度传感器(3.1)、出口端温度传感器(3.5)的输出端均与信号反馈器(4.2)的输入端连接；
所述电解制氢装置冷却器(3)的供水支路包括电解槽冷却器支路(6)、氧气气水分离器冷却器支路(7)和氢气气水分离器冷却器支路(8)；
所述氧气气水分离器冷却器支路(7)包括流量调节阀(2)、进口端压力传感器、进口端温度传感器(3.1)、氧气气水分离器冷却器(3.3)、出口端压力传感器、出口端温度传感器(3.5)；
所述氢气气水分离器冷却器支路(8)包括流量调节阀(2)、进口端压力传感器、进口端温度传感器(3.1)、氢气气水分离器冷却器(3.4)、出口端压力传感器、出口端温度传感器(3.5)。
2.根据权利要求1所述的水电站电解制氢智能温控冷却供水系统，其特征在于：所述电解槽冷却器支路(6)包括流量调节阀(2)、进口端压力传感器、进口端温度传感器(3.1)、电解槽冷却器(3.2)、出口端压力传感器、出口端温度传感器(3.5)。
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