CN115354348A - 一种海上风电制氢平台 - Google Patents

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CN115354348A CN202211276346.5A CN202211276346A CN115354348A CN 115354348 A CN115354348 A CN 115354348A CN 202211276346 A CN202211276346 A CN 202211276346A CN 115354348 A CN115354348 A CN 115354348A
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周岩
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Abstract

本发明公开一种海上风电制氢平台，包括甲板，甲板的底面四角分别安装有第一支柱，甲板的一侧固接有风力发电机构，风力发电机构包括与甲板侧壁固接的连接座，连接座上转动连接有风扇机组，甲板上固接有海水预处理机构，海水预处理机构包括固接在甲板顶面的海水预处理房，海水预处理房内固接有海水预处理部，海水预处理房的一侧连通有制氢机构，制氢机构包括固接在甲板顶面的制氢房，制氢房内固接有制氢部，制氢部通过第一连接管与海水预处理部连通。本发明能够充分利用海上的风力资源，并能够提高对海水的预处理效果和制氢效率。

Description

一种海上风电制氢平台
技术领域
本发明涉及海上制氢领域，特别是涉及一种海上风电制氢平台。
背景技术
加快全球能源转型，实现绿色低碳发展，是当今国际社会的共同使命。可再生能源制氢技术作为一种新型的储能方式，是缓解弃风弃光问题的有效手段，沿海地区风资源与水资源十分丰富，利用海上可再生能源制氢，可以充分利用资源，缓解能源紧缺的问题。但是，目前，在海上方面，尚无成熟商业运行的风电制氢系统，大规模风电制氢储能的示范工程设计经验不足，在系统的关键性技术、效率提升和经济性方面未能取得实质性的进展，还尚未研发出一种真正可以在海上进行大量制氢的工程装备。
因此，亟需一种新型的海上风电制氢平台来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上风电制氢平台，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种海上风电制氢平台，包括甲板，所述甲板的底面四角分别安装有第一支柱，所述甲板的一侧固接有风力发电机构，所述风力发电机构包括与所述甲板侧壁固接的连接座，所述连接座上转动连接有风扇机组，所述甲板上固接有海水预处理机构，所述海水预处理机构包括固接在所述甲板顶面的海水预处理房，所述海水预处理房内固接有海水预处理部，所述海水预处理房的一侧连通有制氢机构，所述制氢机构包括固接在所述甲板顶面的制氢房，所述制氢房内固接有制氢部，所述制氢部通过第一连接管与所述海水预处理部连通。
优选的，所述海水预处理部包括固接在所述海水预处理房内的第一底板，所述第一底板与所述甲板固接，所述第一底板的顶面固接有第一反应箱，所述第一反应箱的一端固接并连通有第二连接管，所述第二连接管的另一端固接并连通有第一水泵的输出端，所述第一水泵的输入端穿过所述海水预处理房的侧壁并伸入海平面以下，所述第一反应箱内底部固接有加热棒，所述第一反应箱的顶面固接并连通有第二反应箱，所述第二反应箱远离所述第二连接管的一端设有第一出水口，所述第一出水口固接并连接有第三连接管的一端，所述第三连接管的另一端固接有储水箱的一端，所述储水箱的另一端固接并连通有所述第一连接管，所述第一连接管贯穿所述海水预处理房的侧壁。
优选的，所述第二反应箱的底面开设有第一连接口，所述第二反应箱内顶部安装有冷凝管。
优选的，所述制氢部包括固接在所述制氢房内的第二底板，所述第二底板与所述甲板的顶面固接，所述第二底板的顶面固接有制氢罐，所述制氢罐内底部固接有电解水制氢器，所述制氢罐与所述第一连接管固接并连通，所述第一连接管贯穿所述制氢房的侧壁，所述制氢罐远所述第一连接管的一端分别固接并连通有氧气罐和氢气罐，所述制氢罐的底面开设有第二出水口。
优选的，所述制氢罐内固接有气液分离器，所述气液分离器的顶部固接有冷却器，所述冷却器位于所述制氢罐内。
优选的，所述氢气罐固接连通有第四连接管，所述第四连接管上安装有单向电磁阀，所述第四连接管与外部输送管路连通。
优选的，所述连接座内设有第一通孔，所述第一通孔内转动连接有所述风扇机组，所述风扇机组包括与所述第一通孔转动连接的第一连接柱，所述第一通孔与所述第一连接柱之间设有限位部，所述第一连接柱的底面伸入海平面以下，所述第一连接柱的顶面固接有机组头，所述机组头上等间隔安装有若干扇叶。
优选的，所述连接座内中空，所述限位部位于所述连接座内，所述限位部包括与所述固接在所述连接座内的第一电机，所述第一电机的输出轴固接有第一齿轮，所述第一连接柱外套设有第二齿轮，所述第二齿轮位于所述第一通孔内，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述连接座远离所述第一电机的一端固接有第二电机，所述第二电机的输出轴固接有限位座，所述限位座靠近所述第二齿轮的一侧开设有齿牙，所述齿牙与所述第二齿轮适配，所述连接座靠近所述限位座的一侧设有第一滑槽，所述限位座滑动连接在所述第一滑槽内。
优选的，所述甲板上固接有活动房。
本发明公开了以下技术效果：本发明通过在甲板的一侧设置风力发电机构，用于充分利用海上的风力资源进行风力发电，并将其电力应用于甲板上的海水预处理、制氢和生活用电，通过在甲板上设置海水预处理房，并在海水预处理房内设置海水预处理部，用于将海水进行预处理和储存，以用于后续制氢作业，通过第一连接管将海水预处理部和制氢部进行连通，用于将海水预处理部预处理出的海水运输至制氢部中进行氢气制作，本发明的海上风电制氢平台综合考虑用电负载和可再生能源潜力，合理配置系统容量，协调发电设备、用电设备，风电的储存及与其他设备的连接参考现有技术即可，在此不再赘述，通过在甲板的底面四角分别固接第一支柱，第一支柱与海床固接，增加甲板的稳定性，本发明提高了甲板所在的空间的海上能源开发利用率，将风能发的电在本平台上直接使用，用来制氢，而没有远距离输电至岸上，提高了对风力资源的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明海上风电制氢平台的结构示意图；
图2为海水预处理部的结构示意图；
图3为制氢部的结构示意图；
图4为连接座内的结构示意图；
其中，1、甲板；2、第一支柱；3、连接座；4、海水预处理房；5、制氢房；6、第一连接管；7、第一底板；8、第一反应箱；9、第二连接管；10、第一水泵；11、加热棒；12、第二反应箱；13、第一出水口；14、第三连接管；15、储水箱；16、第一连接口；17、冷凝管；18、第二底板；19、制氢罐；20、电解水制氢器；21、氧气罐；22、氢气罐；23、第二出水口；24、气液分离器；25、冷却器；26、第四连接管；27、单向电磁阀；28、第一通孔；29、第一连接柱；30、机组头；31、扇叶；32、第一电机；33、第一齿轮；34、第二齿轮；35、限位座；36、第一滑槽；37、活动房。
具体实施方式
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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-4，本发明提供一种海上风电制氢平台，包括甲板1，甲板1的底面四角分别安装有第一支柱2，甲板1的一侧固接有风力发电机构，风力发电机构包括与甲板1侧壁固接的连接座3，连接座3上转动连接有风扇机组，甲板1上固接有海水预处理机构，海水预处理机构包括固接在甲板1顶面的海水预处理房4，海水预处理房4内固接有海水预处理部，海水预处理房4的一侧连通有制氢机构，制氢机构包括固接在甲板1顶面的制氢房5，制氢房5内固接有制氢部，制氢部通过第一连接管6与海水预处理部连通。
本发明通过在甲板1的一侧设置风力发电机构，用于充分利用海上的风力资源进行风力发电，并将其电力应用于甲板1上的海水预处理、制氢和生活用电，通过在甲板1上设置海水预处理房4，并在海水预处理房4内设置海水预处理部，用于将海水进行预处理和储存，以用于后续制氢作业，通过第一连接管6将海水预处理部和制氢部进行连通，用于将海水预处理部预处理出的海水运输至制氢部中进行氢气制作，本发明的海上风电制氢平台综合考虑用电负载和可再生能源潜力，合理配置系统容量，协调发电设备、用电设备，风电机组的电力储存及与其他设备的连接参考现有技术即可，在此不再赘述，通过在甲板1的底面四角分别固接第一支柱2，第一支柱2与海床固接，增加甲板1的稳定性，本发明提高了甲板1所在的空间的海上能源开发利用率，将风能发的电在本平台上直接使用，用来制氢，而没有远距离输电至岸上，提高了对风力资源的利用率。
进一步优化方案，海水预处理部包括固接在海水预处理房4内的第一底板7，第一底板7与甲板1固接，第一底板7的顶面固接有第一反应箱8，第一反应箱8的一端固接并连通有第二连接管9，第二连接管9的另一端固接并连通有第一水泵10的输出端，第一水泵10的输入端穿过海水预处理房4的侧壁并伸入海平面以下，第一反应箱8内底部固接有加热棒11，第一反应箱8的顶面固接并连通有第二反应箱12，第二反应箱12远离第二连接管9的一端设有第一出水口13，第一出水口13固接并连接有第三连接管14的一端，第三连接管14的另一端固接有储水箱15的一端，储水箱15的另一端固接并连通有第一连接管6，第一连接管6贯穿海水预处理房4的侧壁。
进一步优化方案，第二反应箱12的底面开设有第一连接口16，第二反应箱12内顶部安装有冷凝管17。
将海水通过第一水泵10抽至第一反应箱8中进行反应，启动加热棒11，对海水进行加热，使海水快速蒸发，蒸发的水蒸气通过第二反应箱12底面的第一连接口16进入第二反应箱12中，在冷凝管17的冷凝作用下，水蒸气凝结成水滴，冷凝管17的使用参考现有技术即可，在此不再赘述，水滴沿第二反应箱12的内壁流至第一出水口13，并通过第三连接管14流入储水箱15中将淡水进行储存。
进一步优化方案，制氢部包括固接在制氢房5内的第二底板18，第二底板18与甲板1的顶面固接，第二底板18的顶面固接有制氢罐19，制氢罐19内底部固接有电解水制氢器20，制氢罐19与第一连接管6固接并连通，第一连接管6贯穿制氢房5的侧壁，制氢罐19远第一连接管6的一端分别固接并连通有氧气罐21和氢气罐22，制氢罐19的底面开设有第二出水口23。
进一步优化方案，制氢罐19内固接有气液分离器24，气液分离器24的顶部固接有冷却器25，冷却器25位于制氢罐19内。
淡水经过第一连接管6流入制氢罐19的底部，并在此处通过电解水制氢器20的作用，对淡水进行电解，电解出的氧气进行氧气管中进行存储，电解出的氢气向制氢罐19的顶部移动，在经过气液分离器24后，在冷却器25的冷却作用后，使氢气进入氢气罐22中进行储存。
进一步优化方案，氢气罐22固接连通有第四连接管26，第四连接管26上安装有单向电磁阀27，第四连接管26与外部输送管路连通。
根据制作出的氢气产量，可选择将单向电磁阀27打开，将氢气经过外部输送管路输送至陆地。
进一步优化方案，连接座3内设有第一通孔28，第一通孔28内转动连接有风扇机组，风扇机组包括与第一通孔28转动连接的第一连接柱29，第一通孔28与第一连接柱29之间设有限位部，第一连接柱29的底面伸入海平面以下，第一连接柱29的顶面固接有机组头30，机组头30上等间隔安装有若干扇叶31。风电机组中还包括逆变器、整流器等设备，其均为现有技术，在此不再赘述。
进一步优化方案，连接座3内中空，限位部位于连接座3内，限位部包括与固接在连接座3内的第一电机32，第一电机32的输出轴固接有第一齿轮33，第一连接柱29外套设有第二齿轮34，第二齿轮34位于第一通孔28内，第一齿轮33与第二齿轮34啮合，连接座3远离第一电机32的一端固接有第二电机，第二电机的输出轴固接有限位座35，限位座35靠近第二齿轮34的一侧开设有齿牙，齿牙与第二齿轮34适配，连接座3靠近限位座35的一侧设有第一滑槽36，限位座35滑动连接在第一滑槽36内。
由于海上的风向并不固定，为了提高风电机组的发电效率，可根据实际风向，调整风电机组的风向，当需要调节风电机组的的方向时，首先启动第二电机，第二电机的输出轴收缩，使限位座35离开第二齿轮34，解除限位座35对第一连接柱29的限位，此时，启动第一电机32，第一电机32的输出轴带动第一齿轮33转动，第一齿轮33带动第二第二齿轮34转动，第二齿轮34带动第一连接柱29转动，对风电机组进行调整方向，调整完成后，在此启动第二电机，使第二电机的输出轴伸长，使限位座35与第二齿轮34接触，将第二齿轮34卡死，防止第二齿轮34发生转动，进而对第一连接柱29进行限位。
进一步优化方案，甲板1上固接有活动房37。活动房37用于满足生活在甲板1的上的工作人员的使用需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种海上风电制氢平台，其特征在于，包括甲板（1），所述甲板（1）的底面四角分别安装有第一支柱（2），所述甲板（1）的一侧固接有风力发电机构，所述风力发电机构包括与所述甲板（1）侧壁固接的连接座（3），所述连接座（3）上转动连接有风扇机组，所述甲板（1）上固接有海水预处理机构，所述海水预处理机构包括固接在所述甲板（1）顶面的海水预处理房（4），所述海水预处理房（4）内固接有海水预处理部，所述海水预处理房（4）的一侧连通有制氢机构，所述制氢机构包括固接在所述甲板（1）顶面的制氢房（5），所述制氢房（5）内固接有制氢部，所述制氢部通过第一连接管（6）与所述海水预处理部连通。
2.根据权利要求1所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述海水预处理部包括固接在所述海水预处理房（4）内的第一底板（7），所述第一底板（7）与所述甲板（1）固接，所述第一底板（7）的顶面固接有第一反应箱（8），所述第一反应箱（8）的一端固接并连通有第二连接管（9），所述第二连接管（9）的另一端固接并连通有第一水泵（10）的输出端，所述第一水泵（10）的输入端穿过所述海水预处理房（4）的侧壁并伸入海平面以下，所述第一反应箱（8）内底部固接有加热棒（11），所述第一反应箱（8）的顶面固接并连通有第二反应箱（12），所述第二反应箱（12）远离所述第二连接管（9）的一端设有第一出水口（13），所述第一出水口（13）固接并连接有第三连接管（14）的一端，所述第三连接管（14）的另一端固接有储水箱（15）的一端，所述储水箱（15）的另一端固接并连通有所述第一连接管（6），所述第一连接管（6）贯穿所述海水预处理房（4）的侧壁。
3.根据权利要求2所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述第二反应箱（12）的底面开设有第一连接口（16），所述第二反应箱（12）内顶部安装有冷凝管（17）。
4.根据权利要求1所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述制氢部包括固接在所述制氢房（5）内的第二底板（18），所述第二底板（18）与所述甲板（1）的顶面固接，所述第二底板（18）的顶面固接有制氢罐（19），所述制氢罐（19）内底部固接有电解水制氢器（20），所述制氢罐（19）与所述第一连接管（6）固接并连通，所述第一连接管（6）贯穿所述制氢房（5）的侧壁，所述制氢罐（19）远所述第一连接管（6）的一端分别固接并连通有氧气罐（21）和氢气罐（22），所述制氢罐（19）的底面开设有第二出水口（23）。
5.根据权利要求4所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述制氢罐（19）内固接有气液分离器（24），所述气液分离器（24）的顶部固接有冷却器（25），所述冷却器（25）位于所述制氢罐（19）内。
6.根据权利要求4所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述氢气罐（22）固接连通有第四连接管（26），所述第四连接管（26）上安装有单向电磁阀（27），所述第四连接管（26）与外部输送管路连通。
7.根据权利要求1所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述连接座（3）内设有第一通孔（28），所述第一通孔（28）内转动连接有所述风扇机组，所述风扇机组包括与所述第一通孔（28）转动连接的第一连接柱（29），所述第一通孔（28）与所述第一连接柱（29）之间设有限位部，所述第一连接柱（29）的底面伸入海平面以下，所述第一连接柱（29）的顶面固接有机组头（30），所述机组头（30）上等间隔安装有若干扇叶（31）。
8.根据权利要求7所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述连接座（3）内中空，所述限位部位于所述连接座（3）内，所述限位部包括与所述固接在所述连接座（3）内的第一电机（32），所述第一电机（32）的输出轴固接有第一齿轮（33），所述第一连接柱（29）外套设有第二齿轮（34），所述第二齿轮（34）位于所述第一通孔（28）内，所述第一齿轮（33）与所述第二齿轮（34）啮合，所述连接座（3）远离所述第一电机（32）的一端固接有第二电机，所述第二电机的输出轴固接有限位座（35），所述限位座（35）靠近所述第二齿轮（34）的一侧开设有齿牙，所述齿牙与所述第二齿轮（34）适配，所述连接座（3）靠近所述限位座（35）的一侧设有第一滑槽（36），所述限位座（35）滑动连接在所述第一滑槽（36）内。
9.根据权利要求1所述的海上风电制氢平台，其特征在于：所述甲板（1）上固接有活动房（37）。
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