CN211530761U - 一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，包括：风力发电系统、电解水制氢系统及燃煤发电系统；其中，所述风力发电系统与所述电解水制氢系统连接，给所述电解水制氢系统供电；所述电解水制氢系统用于电解水制备氢气和氧气；所述燃煤发电系统与所述电解水制氢系统的氧气输出端连接，利用电解水制氢系统生产的氧气实现燃煤发电系统的锅炉富氧燃烧。可有效消纳弃风电力，同时降低制氢成本；同时充分利用高价值的副产物氧气，将氧气送入燃煤锅炉实现锅炉的富氧燃烧；不仅能整体上大幅降低电解水制氢系统的成本，同时对于电厂侧来说，还具有节省能源，提高锅炉内部燃烧强度，减少排烟损失，提高锅炉效率的优异效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解水制氢系统，更确切的说涉及一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统。
背景技术
氢能作为清洁能源，它具有来源广泛、燃烧热值高、无污染及利用形式多等特点，有望成为能源领域的未来之星，更是被业界部分专家称为“终极能源”。氢气可以由水制取，原料来源取之不尽。
常见的制氢技术有包括煤制氢、天然气与石油制氢、工业副产氢等，电解水制氢技术成熟度也较高，且有一些案例已经进入实用阶段。若以正常工商业销售电价计算并拆分电解水制氢的成本，具体应包括资产折旧、运营费用(一般维护、电池组更换)、电费(用电、过网费)，其中电费成本会达到70-80％，占比较高。因此，电解水制氢最重要的成本在于电费，用电的成本决定了氢气的成本，电解水制氢工艺需要尽可能的压低电费成本。
我国可再生能源十分丰富，且可再生能源的开发力度居世界前列，新能源新增及累计装机容量均排名世界第一。但新能源电力发电量受季节及气候影响波动较大，无法满足用电侧负荷的稳定性，因而弃风、弃光、弃水现象十分严重。近5年来，我国风电产业迎来了突飞猛进的发展。2018年，我国新增并网风电装机2059万千瓦，累计并网装机容量达到1.84亿千瓦，占全部发电装机容量的9.7％。但是弃风现象较为严重，所谓弃风，是指风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象。国家对此较为重视，我国在《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》中提出：2018年，确保全国平均风电弃风率低于12％(力争控制在10％以内)；2019年，确保全国平均风电弃风率低于10％(力争控制在8％左右)；2020年，确保全国平均风电弃风率控制在合理水平(力争控制在5％左右)。2018年全国平均弃风率为7％，但弃风率最高的地区弃风率达23％。清洁电力的消纳形势依然很严峻。
实用新型内容
基于现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，利用弃风获得低廉的电力来打通制氢环节路线。在大量制取氢气的同时，充分利用高价值的副产物氧气，从而达到降低成本，实现经济效益的目的。
为了实现上述目的，本实用新型一方面提供如下技术方案：
一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，包括：风力发电系统、电解水制氢系统及燃煤发电系统；其中，所述风力发电系统与所述电解水制氢系统连接，给所述电解水制氢系统供电；所述电解水制氢系统用于电解水制备氢气和氧气；所述燃煤发电系统与所述电解水制氢系统的氧气输出端连接，利用电解水制氢系统生产的氧气实现燃煤发电系统的锅炉富氧燃烧。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述风力发电系统包括风力发电机组和风电电能分配系统，其中，
所述风力发电机组用于实现风能转化为电能；所述风电电能分配系统用于将电能进行分配，包括电网支路和制氢支路，所述电网支路用于风电对电网友好时将电能输送至电网，所述制氢支路用于风电对电网不友好时将电能输送至电解水制氢系统的电解槽用于制氢；
所述制氢支路上依次设置有AC/DC变流器和DC/DC变压器；所述电网支路上依次设置有AC/AC变流器。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述电解水制氢系统包括：补水系统、碱液循环系统、电解槽、氢纯化系统；其中，
所述补水系统用于向所述氢纯化系统补充纯水；
所述碱液循环系统，分别与所述电解槽的电解液输入端、所述氢纯化系统的液相输出端连接，用于从所述氢纯化系统回收电解碱液，并向所述电解槽提供电解碱液；
所述电解槽，与所述碱液循环系统的输出端连接，用于接收电解碱液并且在直流电的作用下纯水发生电解反应生成氢气和氧气；
所述氢纯化系统，分别与所述电解槽的输出端、所述补水系统的输出端和所述碱液循环系统的输入端连接，用于接收所述电解槽流出的富含氢气的电解碱液和富含氧气的电解碱液，并分别分离纯化氢气、氧气。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述补水系统包括纯水装置、原料水箱、补水泵，其中，所述纯水装置用于对水源进行纯化处理得到纯水；所述原料水箱与所述纯水装置连接，用于储存纯水；所述补水泵用于从所述原料水箱抽取纯水输送至目标设备。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述碱液循环系统包括碱液循环泵、碱液冷却器以及碱液循环管道；其中，所述碱液循环管道分别连接所述氢纯化系统的液相输出端和所述电解槽的输入端，所述碱液循环泵设置于所述碱液循环管道上用于提供碱液循环的动力，所述碱液冷却器设置于所述碱液循环管道上，用于对所述碱液进行冷却过滤处理。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述电解槽的输出端包括富含氢气电解液输出端和富含氧气电解液输出端，分别用于输出富含氢气的电解液和富含氧气的电解液；所述电解槽的输入端还与所述补水系统连接。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述氢纯化系统包括氢气纯化子系统和氧气纯化子系统；
所述氢气纯化子系统包括依次连接的氢分离器、氢综合塔、氢气水分离器、氢气调压装置；其中，所述氢气分离器用于从所述电解槽流出的富含氢气电解液中分离电解液和氢气；所述氢综合塔用于洗涤、冷却所述氢分离器中分离出的氢气；所述氢气水分离器用于对所述氢综合塔排出的氢气进行气液分离；所述氢气调压装置用于对所述氢气水分离器排出的干燥纯净的氢气进行稳压处理，然后输送出所述氢纯化系统；
所述氧气纯化子系统包括依次连接的氧分离器、氧综合塔、氧气水分离器、氧气调压装置；其中，所述氧气分离器用于从所述电解槽流出的富含氧气电解液中分离电解液和氧气；所述氧综合塔用于洗涤、冷却所述氧分离器中分离出的氧气；所述氧气水分离器用于对所述氧综合塔排出的氧气进行气液分离，所述氧气调压装置用于对所述氧气水分离器排出的干燥纯净的氧气进行稳压处理，然后输送出所述氢纯化系统；
所述氢分离器和所述氧分离器的液相出口都与所述碱液循环系统连接；
所述氢综合塔、所述氧综合塔都与所述碱液循环系统连接。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述氢气水分离器、所述氧气水分离器与碱液循环系统连接；或者，所述氢气水分离器、所述氧气水分离器与所述补水系统连接，氢气水分离器和氧气水分离器分离的纯水以进入补水系统循环使用。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述燃煤发电系统包括：氧气减压装置、氧气二次风混合系统、风机、锅炉；其中，所述氧气减压装置与电解水制氢系统的氢纯化系统连接，用于为所述氢纯化系统输出的氧气减压；所述氧气二次风混合系统分别与所述风机和所述氧气减压装置连接，用于混合从所述风机输送而来的二次风和所述氧气减压装置输出的氧气；所述锅炉与所述氧气二次风混合系统连接，所述氧气二次风混合系统输出的富氧混合气体被输送至所述锅炉进行燃烧。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，作为一种优选实施方式，所述燃煤发电系统中管路上还设有流量调节阀，用于调控氧气流量的大小。
与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：
1)可有效消纳弃风电力，同时降低制氢成本；
2)从电力到氢的能量转换效率比较高(60％～80％)；
3)可再生能源电力电解水制氢是一个低碳过程，能降低碳排放；制取的氢气纯度高、产量大，能为石油化工生产提供保障；
4)充分利用高价值的副产物氧气，将氧气送入燃煤锅炉实现锅炉的富氧燃烧；不仅能整体上大幅降低电解水制氢系统的成本，同时对于电厂侧来说，还具有节省能源，提高锅炉内部燃烧强度，减少排烟损失，提高锅炉效率的优异效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型优选实施例提供的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统示意图；
图2为本实用新型优选实施例提供的风力发电系统示意图；
图中：01、风力发电系统；011、叶轮；012、变速箱；013、发动机；014、AC/DC变流器；015、DC/DC变压器；016、AC/AC变流器；11、纯水装置；12、原料水箱；13、补水泵；20、电解槽；31、氢分离器；32、氢综合塔；33、氧分离器；34、氧综合塔；35-氢气水分离器；36-氧气水分离器；41、碱液循环泵；42、碱液冷却器；51、氧气减压装置；52、氧气二次风混合系统；53、风机；54、锅炉。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是机械连接，也可以是电连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
根据本实用新型的具体实施方式，如图1所示，本实用新型提供一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，包括：风力发电系统01、电解水制氢系统及燃煤发电系统；其中，风力发电系统01与电解水制氢系统连接，给电解水制氢系统供电；电解水制氢系统用于电解水制备氢气和氧气；燃煤发电系统与电解水制氢系统的氧气输出端连接，利用电解水制氢系统生产的氧气实现燃煤发电系统的锅炉富氧燃烧。
风力发电系统01用于实现风能转化为电能，并将电能分配至电解水制氢系统，为电解水制氢提供能源；如图2所示，风力发电系统01包括风力发电机组和风电电能分配系统，风力发电机组由叶轮011、变速箱012、发电机013等部分组成，用于实现风能转化为电能；风电电能分配系统用于将电能进行分配，包括电网支路和制氢支路，电网支路可用于将一部分电能输送至电网，制氢支路可用于将另一部分电能输送至电解水制氢系统的电解槽用于制氢；换言之，所述电网支路用于风电对电网友好时将电能输送至电网，所述制氢支路用于风电对电网不友好时将电能输送至电解水制氢系统的电解槽用于制氢。
如图2所示，风电电能分配系统包括AC/DC变流器、AC/AC变流器与DC/DC变压器，其中，AC/DC变流器和DC/DC变压器依次设置于连接风力发电系统与电解水制氢系统的电路(即制氢支路)上，AC/DC变流器用于实现交流到直流的功率传输；DC/DC变压器用于实现直流电压的变换；AC/AC变流器设置于连接风电发电系统与电网的电路(电网支路)上，用于实现交流频率的变换。
AC/DC变流器是交流输入直流输出，通过电压变换起到滤波、稳压的作用。DC/DC变压器用于实现直流电压的变换。本申请通过AC/DC变流器和DC/DC变压器连用，能使风电适应电解制氢的需要。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统的示例性实施例中，电解水制氢系统包括补水系统、碱液循环系统、电解槽20、氢纯化系统；其中，
补水系统用于制取纯水并向电解水制氢系统补充纯水；
碱液循环系统，分别与电解槽20的电解液输入端、氢纯化系统的液相输出端连接，用于从氢纯化系统回收电解碱液，并向电解槽提供电解碱液；换言之，碱液循环系统用于向电解槽提供作为电解液的碱液，同时从氢纯化系统中回收碱液以重复利用；
电解槽20，为电解纯水制取氢气和氧气的主要场所，分别与碱液循环系统的输出端、补水系统的输出端连接，用于接收电解碱液和纯水并且在直流电的作用下纯水发生电解反应生成氢气和氧气；
氢纯化系统，分别与电解槽20的输出端、补水系统的输出端和碱液循环系统的输入端连接，用于接收电解槽20流出的富含氢气的电解碱液和富含氧气的电解碱液，并分别分离纯化氢气、氧气；同时将分离出的电解碱液输送至碱液循环系统。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统的示例性实施例中，补水系统包括纯水装置11、原料水箱12、补水泵13，其中，纯水装置11用于对水源(比如自来水)进行纯化处理得到纯水(具体为去离子水)；原料水箱12与纯水装置11连接，用于储存纯水；补水泵13用于从原料水箱12抽取纯水输送至目标设备。使用时，新鲜自来水首先进入补水系统内，经其中的纯水装置11处理后进入原料水箱12，再由补水泵13向电解水制氢系统的其他设备供水，包括向氢纯化系统供水，在氢纯化系统内纯水流经氢(氧)综合塔、氢(氧)气水分离器等设备，对从电解槽流出的富含氢气的电解碱液和富含氧气的电解碱液中分离出的湿润的氢气和氧气进行洗涤、冷却，排出的洗涤后的水会进入碱液循环系统，经氢(氧)气水分离器实现气水分离后分别得到干燥纯净的氢气及氧气，分离出的水与氢纯化系统排出的碱液一起进入碱液循环系统，从而实现向系统补水。优选地，补水系统还可与电解槽20连接，向电解槽20供水。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统中，碱液循环系统包括碱液循环泵41、碱液冷却器42以及碱液循环管道，其中，碱液循环管道分别连接氢纯化系统的液相输出端和电解槽20的输入端，碱液循环泵41设置于碱液循环管道上用于提供碱液循环的动力，碱液冷却器42设置于碱液循环管道上，用于对碱液进行冷却过滤处理。具体地，由电解槽20的输出端流出的电解液进入氢纯化系统内，从中分离出氢气和氧气后，电解碱液和纯水进入碱液循环管道，由碱液循环泵41泵出，经碱液冷却器42冷却过滤后，再次进入电解槽20内参与电解反应，从而在电解水制氢系统中实现碱液循环。在本实用新型的系统中，电解槽中电解碱液的碱浓度可根据实际情况进行调节，当经碱液循环系统返回的碱液浓度偏低时，可以减少补水系统对电解槽的补水量，以维持电解槽内电解碱液的碱浓度在所需条件下。
电解槽20是纯水发生电解反应生成氢气和氧气的场所，电解槽20的输入端与碱液循环系统连接，输出端与氢纯化系统连接；出自碱液循环系统的液相(含有纯水)进入电解槽，纯水在直流电的作用下开始分解，在电解小室的阴阳极板上分别产生氢气和氧气；这些氢气和氧气随电解液分别从电解槽两端流出进入氢纯化系统，具体地，由电解槽20的输出端流出的电解液有两路：一路为富含氢气的电解液，另一路富含氧气的电解液，分别由富含氢气电解液输出端和富含氧气电解液输出端输出，进入置于氢纯化系统内的氢分离器31和氧分离器33中，分别分离出氢气和氧气后，两路的电解碱液汇合，输送至碱液循环系统回收利用。优选地，电解槽20的输入端还与补水系统连接，出自补水系统的纯水在需要时被输送至电解槽20内。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统的示例性实施例中，氢纯化系统包括氢气纯化子系统和氧气纯化子系统。氢气纯化子系统包括依次连接的氢分离器31、氢综合塔32、氢气水分离器35、氢气调压装置；其中，氢气分离器31的入口与电解槽20的富含氢气电解液输出端连接，用于从电解槽20流出的富含氢气电解液中分离电解液和氢气；氢综合塔32的入口与氢气分离器31的气相出口连接，用于洗涤、冷却氢分离器31中分离出的氢气；氢气水分离器35的入口与氢综合塔32的气相出口连接，用于对氢综合塔排出的氢气进行气液分离，得到干燥纯净的氢气；氢气调压装置用于对氢气水分离器35排出的干燥纯净的氢气进行稳压处理，然后输送出氢纯化系统。
氧气纯化子系统包括依次连接的氧分离器33、氧综合塔34、氧气水分离器36、氧气调压装置；其中，氧气分离器33的入口与电解槽20的富含氧气电解液输出端连接，用于从电解槽20流出的富含氧气电解液中分离电解液和氧气；氧综合塔34的入口与氧气分离器33的气相出口连接，用于洗涤、冷却氧分离器33中分离出的氧气；氧气水分离器36的入口与氧综合塔34的气相出口连接，用于对氧综合塔34排出的氧气进行气液分离，得到干燥纯净的氧气，氧气调压装置用于对氧气水分离器34排出的干燥纯净的氧气进行稳压处理，然后输送出氢纯化系统。
概括言之，氢纯化系统由氢(氧)分离器，氢(氧)综合塔，氢(氧)气水分离器，氢(氧)气调压装置等设备组成。含有氢气和氧气的电解液先经氢(氧)分离器，其中的氢(氧)气在重力作用下与电解碱液发生沉降分离，分离出的氢(氧)气在氢(氧)综合塔内得到洗涤、冷却，在氢(氧)气水分离器中分离去除液滴，经各自的调压装置稳压后送出氢纯化系统，进入各自的应用区；换言之，一方面，富含氢气的电解液先经氢分离器31，在重力作用下与电解碱液发生沉降分离，分离出的氢气在氢综合塔32内得到洗涤(使用纯水)、冷却，然后在氢气水分离器35中分离去除液滴，经氢气调压装置稳压后送出氢纯化系统，进入其应用区比如化工厂使用；另一方面，富含氧气的电解液先经氧分离器33，在重力作用下与电解碱液发生沉降分离，分离出的氧气在氧综合塔34内得到洗涤(使用纯水)、冷却，然后在氧气水分离器36中分离去除液滴，经氧气调压装置稳压后送出氢纯化系统，进入其应用区比如锅炉进行燃烧。
至于氢纯化系统中各设备，包括氢分离器31、氢综合塔32、氢气水分离器35、氧分离器33、氧综合塔34、氧气水分离器36，进行气液分离得到的液相可以回收利用；比如，首先，氢分离器31和氧分离器33的液相出口都与碱液循环系统连接，如此可以回收绝大部分电解碱液。优选地，氢综合塔32、氧综合塔34都与碱液循环系统连接，如此，氢综合塔32和氧综合塔34的洗涤水都可以进入碱液循环系统循环使用。优选地，氢气水分离器35、氧气水分离器36可与碱液循环系统连接，氢气水分离器35和氧气水分离器36分离的纯水可以进入碱液循环系统循环使用；或者，氢气水分离器35、氧气水分离器36也可以与补水系统连接，氢气水分离器35和氧气水分离器36分离的纯水以进入补水系统循环使用。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统的示例性实施例中，燃煤发电系统主要包括氧气减压装置51、氧气二次风混合系统52、风机53、锅炉54等；其中，氧气减压装置51与电解水制氢系统的氢纯化系统连接，用于为氢纯化系统输出的氧气减压；氧气二次风混合系统52分别与风机53和氧气减压装置51连接，用于混合风机53输送而来的二次风和氧气减压装置51输出的氧气；锅炉54与氧气二次风混合系统52连接，氧气二次风混合系统52输出的氧气二次风混合物即富氧混合气体被输送至锅炉54进行燃烧。换言之，从电解水制氢系统出来的副产物——氧气经氧气减压装置51减压后被送往氧气二次风混合系统52与二次风混合形成富氧混合气体，然后被送往锅炉54进行燃烧。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统使用时，启动电解槽20，开始电解水，由电解槽20出来的电解液有两路：一路富含氢气，另一路富含氧气，分别进入置于氢纯化系统内的氢分离器31和氧分离器33中，在重力作用下气体与电解碱液发生沉降分离，分离出来的氢气和氧气分别进入氢气综合塔32和氧气综合塔34进行洗涤、冷却，然后分别进入氢气水分离器35和氧气水分离器36中分离去除液滴后分别得到氢气和氧气，经各自的调压装置稳压后送出氢纯化系统；其中，氢气送往石油化工厂参与石油化工的生产，而氧气送往锅炉系统：首先通过氧气减压装置51进入氧气二次风混合系统52与二次风混合形成富氧混合气体，送往炉膛内，实现锅炉内的富氧燃烧。氧气流量的大小通过管路上的流量调节阀来控制，二次风由二次风机53提供。
上述弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统中用于氢(氧)综合塔及氢(氧)气水分离器等设备进行洗涤、冷却、分离的纯水来自补水系统。新鲜自来水首先进入补水系统内，经其中的纯水装置11处理后进入原料水箱12，由补水泵13送进氢纯化系统内，在系统内纯水流经氢(氧)综合塔32,34、氢(氧)气水分离器35,36等设备，对氢气和氧气进行洗涤、冷却、分离，得到纯净干燥的氢气及氧气，而得到的洗涤液和纯水最后与分离出来的两路电解碱液汇合，由碱液循环泵41经液碱冷却器42冷却过滤，再次进入电解槽42内。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，包括：风力发电系统、电解水制氢系统及燃煤发电系统；其中，所述风力发电系统与所述电解水制氢系统连接，给所述电解水制氢系统供电；所述电解水制氢系统用于电解水制备氢气和氧气；所述燃煤发电系统与所述电解水制氢系统的氧气输出端连接，利用电解水制氢系统生产的氧气实现燃煤发电系统的锅炉富氧燃烧。
2.如权利要求1所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述风力发电系统包括风力发电机组和风电电能分配系统，其中，
所述风力发电机组用于实现风能转化为电能；所述风电电能分配系统用于将电能进行分配，包括电网支路和制氢支路，所述电网支路用于风电对电网友好时将电能输送至电网，所述制氢支路用于风电对电网不友好时将电能输送至电解水制氢系统的电解槽用于制氢；
所述制氢支路上依次设置有AC/DC变流器和DC/DC变压器；所述电网支路上依次设置有AC/AC变流器。
3.如权利要求1或2所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：补水系统、碱液循环系统、电解槽、氢纯化系统；其中，
所述补水系统用于向所述氢纯化系统补充纯水；
所述碱液循环系统，分别与所述电解槽的电解液输入端、所述氢纯化系统的液相输出端连接，用于从所述氢纯化系统回收电解碱液，并向所述电解槽提供电解碱液；
所述电解槽，与所述碱液循环系统的输出端连接，用于接收电解碱液并且在直流电的作用下纯水发生电解反应生成氢气和氧气；
所述氢纯化系统，分别与所述电解槽的输出端、所述补水系统的输出端和所述碱液循环系统的输入端连接，用于接收所述电解槽流出的富含氢气的电解碱液和富含氧气的电解碱液，并分别分离纯化氢气、氧气。
4.如权利要求3中所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述补水系统包括纯水装置、原料水箱、补水泵，其中，所述纯水装置用于对水源进行纯化处理得到纯水；所述原料水箱与所述纯水装置连接，用于储存纯水；所述补水泵用于从所述原料水箱抽取纯水输送至目标设备。
5.如权利要求3所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述碱液循环系统包括碱液循环泵、碱液冷却器以及碱液循环管道；其中，所述碱液循环管道分别连接所述氢纯化系统的液相输出端和所述电解槽的输入端，所述碱液循环泵设置于所述碱液循环管道上用于提供碱液循环的动力，所述碱液冷却器设置于所述碱液循环管道上，用于对所述碱液进行冷却过滤处理。
6.如权利要求3所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述电解槽的输出端包括富含氢气电解液输出端和富含氧气电解液输出端，分别用于输出富含氢气的电解液和富含氧气的电解液；所述电解槽的输入端还与所述补水系统连接。
7.如权利要求3所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，
所述氢纯化系统包括氢气纯化子系统和氧气纯化子系统；
所述氢气纯化子系统包括依次连接的氢分离器、氢综合塔、氢气水分离器、氢气调压装置；其中，所述氢分离器用于从所述电解槽流出的富含氢气电解液中分离电解液和氢气；所述氢综合塔用于洗涤、冷却所述氢分离器中分离出的氢气；所述氢气水分离器用于对所述氢综合塔排出的氢气进行气液分离；所述氢气调压装置用于对所述氢气水分离器排出的干燥纯净的氢气进行稳压处理，然后输送出所述氢纯化系统；
所述氧气纯化子系统包括依次连接的氧分离器、氧综合塔、氧气水分离器、氧气调压装置；其中，所述氧分离器用于从所述电解槽流出的富含氧气电解液中分离电解液和氧气；所述氧综合塔用于洗涤、冷却所述氧分离器中分离出的氧气；所述氧气水分离器用于对所述氧综合塔排出的氧气进行气液分离，所述氧气调压装置用于对所述氧气水分离器排出的干燥纯净的氧气进行稳压处理，然后输送出所述氢纯化系统；
所述氢分离器和所述氧分离器的液相出口都与所述碱液循环系统连接；
所述氢综合塔、所述氧综合塔都与所述碱液循环系统连接。
8.如权利要求7所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述氢气水分离器、所述氧气水分离器与碱液循环系统连接；或者，所述氢气水分离器、所述氧气水分离器与所述补水系统连接，氢气水分离器和氧气水分离器分离的纯水以进入补水系统循环使用。
9.如权利要求3所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，
所述燃煤发电系统包括：氧气减压装置、氧气二次风混合系统、风机、锅炉；其中，所述氧气减压装置与电解水制氢系统的氢纯化系统连接，用于为所述氢纯化系统输出的氧气减压；所述氧气二次风混合系统分别与所述风机和所述氧气减压装置连接，用于混合从所述风机输送而来的二次风和所述氧气减压装置输出的氧气；所述锅炉与所述氧气二次风混合系统连接，所述氧气二次风混合系统输出的富氧混合气体被输送至所述锅炉进行燃烧。
10.如权利要求9所述的弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统，其特征在于，所述燃煤发电系统中管路上还设有流量调节阀，用于调控氧气流量的大小。
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|---|---|---|---|
| CN201922469416.9U CN211530761U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922469416.9U CN211530761U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种弃风电解水制氢耦合燃煤发电系统 |
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| CN211530761U true CN211530761U (zh) | 2020-09-18 |
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ID=72448377
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|---|---|
| CN (1) | CN211530761U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113280322A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-20 | 清华大学 | 一种废电制氢结合循环流化床锅炉燃烧的工艺及系统 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922469416.9U patent/CN211530761U/zh active Active
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