【技术实现步骤摘要】
本技术涉及能量回收利用，尤其涉及风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置。
技术介绍
1、新能源作为绿色能源飞速发展。截止2023年底，新能源装机容量已达14.5亿千瓦。与此同时，跃迁式的发展也会带来一定的问题，其中最明显的就是电量消纳问题。由此，催生出一系列以消纳新能源多余发电量为目的的产业，利用新能源进行制氢作为当下主流的工业模式受人关注。当前制氢工艺较为成熟的有碱性电解水制氢和质子交换膜电解制氢。质子交换膜电解水制氢目前由于技术问题，国内单堆制氢量最大为300nm3/h，体量较小且因其生产成本高昂难以实现大规模使用。碱性电解水工艺技术成熟，成本较低，目前国内最大单堆制氢量为3000nm3/h，适合大规模的应用。
2、由于风电及光伏的波动性，电解槽不能24h的满负荷运转，启停次数也会随之增加。由于碱性电解槽技术的限制，在启机阶段，至少需要1h-1.5h的冷启动，才能够到达额定功率。设备冷启动时，由于产生的气体纯度达不到要求，通常会采取外排的形式，待产气纯度合格时进行收集以及下一步的纯化分离等操作，在这个过程中大量的氢气外排浪费。
3、为此提出一种风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置来解决上述问题。
技术实现思路
1、为了弥补以上不足，本技术提供了风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，旨在改善现有技术中设备冷启动时，由于产生的气体纯度达不到要求，通常会采取外排的形式，待产气纯度合格时进行收集以及下一步的纯化分离等操作，在这个过程中
2、为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，包括制氢单元，所述制氢单元右侧从左到右依次设置有氧气分离单元和氢气分离单元，所述制氢单元和所述氧气分离单元之间连通有初级氧气输送管，所述制氢单元和所述氢气分离单元之间连通有初级氢气输送管，所述氢气分离单元和所述氧气分离单元底部之间设置有碱液回收组件，所述氢气分离单元后侧设置有燃烧室，所述燃烧室和所述氢气分离单元之间连通有次级氢气输送管，所述燃烧室左侧设置有水处理单元，所述水处理单元和所述燃烧室之间连通有输水管，所述水处理单元左侧固定连接有输送泵，所述输送泵输出端和所述制氢单元之间连通有补水管，所述制氢单元前侧设置有氢氧分离单元，所述氢氧分离单元和所述制氢单元之间连通有夹套，所述燃烧室外侧安装有热量回收组件，所述热量回收组件用于回收装置运行时产生的热量。
3、作为上述技术方案的进一步描述：
4、所述碱液回收组件包括碱液回收单元，所述碱液回收单元位于所述氧气分离单元和所述氢气分离单元之间，所述碱液回收单元顶部固定连接有y型管，所述y型管顶部两端分别和所述氧气分离单元、所述氢气分离单元底部连通。
5、作为上述技术方案的进一步描述：
6、所述燃烧室顶部安装有加氧管，所述制氢单元顶部安装有加水管。
7、作为上述技术方案的进一步描述：
8、所述热量回收组件包括两个导热套、换热器一、循环泵、换热器二、水泵和夹套，其中一个所述导热套内侧固定连接在所述氧气分离单元外侧，另一个所述导热套内侧固定连接在所述氢气分离单元外侧，所述换热器一内侧固定连接在所述燃烧室外侧，所述循环泵设置在所述氢气分离单元和所述燃烧室之间，所述循环泵输入端和所述换热器一之间连通有抽水管，所述循环泵输出端和两个所述导热套之间连通有分流管，所述换热器二内侧固定连接在所述制氢单元外侧，所述水泵底部固定连接在所述水处理单元顶部，所述水泵输入端和所述换热器一之间连通有进水管，所述水泵输出端和所述换热器二之间连通有入水管，所述夹套内侧固定连接在所述氢氧分离单元外侧，所述夹套和所述换热器二之间设置有抽取泵，所述抽取泵底部固定连接在所述制氢单元中部，所述抽取泵输入端通过管道和所述换热器二之间连通，所述抽取泵输出端和所述夹套之间连通有预热管。
9、作为上述技术方案的进一步描述：
10、所述换热器二左侧安装有热电转换接口，所述换热器二前部安装有电解槽加热接口。
11、作为上述技术方案的进一步描述：
12、两个所述导热套和所述换热器一之间连通有回流管，所述换热器二和所述换热器一之间连通有循环管。
13、作为上述技术方案的进一步描述：
14、所述夹套和所述换热器二之间连通有回水管。
15、本技术具有如下有益效果：
16、本技术中，通过利用启机阶段不合格的氢气，减少制氢损失；其次利用制氢设备运转时以及废气燃烧时产生的热量，用于制氢全流程干燥以及供热；并且在热量充足时可利用汽轮机自发电，减少厂区市政用电量，减少市政用电费用；利用启机阶段产生的氢气废气，在收集燃烧产水经处理后可循环使用制氢，减少水耗。
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1.风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，包括制氢单元(1)，其特征在于：所述制氢单元(1)右侧从左到右依次设置有氧气分离单元(2)和氢气分离单元(3)，所述制氢单元(1)和所述氧气分离单元(2)之间连通有初级氧气输送管(4)，所述制氢单元(1)和所述氢气分离单元(3)之间连通有初级氢气输送管(5)，所述氢气分离单元(3)和所述氧气分离单元(2)底部之间设置有碱液回收组件，所述氢气分离单元(3)后侧设置有燃烧室(8)，所述燃烧室(8)和所述氢气分离单元(3)之间连通有次级氢气输送管(9)，所述燃烧室(8)左侧设置有水处理单元(11)，所述水处理单元(11)和所述燃烧室(8)之间连通有输水管(12)，所述水处理单元(11)左侧固定连接有输送泵(13)，所述输送泵(13)输出端和所述制氢单元(1)之间连通有补水管(14)，所述制氢单元(1)前侧设置有氢氧分离单元(29)，所述氢氧分离单元(29)和所述制氢单元(1)之间连通有夹套(30)，所述燃烧室(8)外侧安装有热量回收组件，所述热量回收组件用于回收装置运行时产生的热量。
2.根据权利要求1所述的风光发电制氢的
3.根据权利要求1所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述燃烧室(8)顶部安装有加氧管(10)，所述制氢单元(1)顶部安装有加水管(28)。
4.根据权利要求1所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述热量回收组件包括两个导热套(15)、换热器一(16)、循环泵(17)、换热器二(21)、水泵(22)和夹套(30)，其中一个所述导热套(15)内侧固定连接在所述氧气分离单元(2)外侧，另一个所述导热套(15)内侧固定连接在所述氢气分离单元(3)外侧，所述换热器一(16)内侧固定连接在所述燃烧室(8)外侧，所述循环泵(17)设置在所述氢气分离单元(3)和所述燃烧室(8)之间，所述循环泵(17)输入端和所述换热器一(16)之间连通有抽水管(18)，所述循环泵(17)输出端和两个所述导热套(15)之间连通有分流管(19)，所述换热器二(21)内侧固定连接在所述制氢单元(1)外侧，所述水泵(22)底部固定连接在所述水处理单元(11)顶部，所述水泵(22)输入端和所述换热器一(16)之间连通有进水管(23)，所述水泵(22)输出端和所述换热器二(21)之间连通有入水管(24)，所述夹套(30)内侧固定连接在所述氢氧分离单元(29)外侧，所述夹套(30)和所述换热器二(21)之间设置有抽取泵(31)，所述抽取泵(31)底部固定连接在所述制氢单元(1)中部，所述抽取泵(31)输入端通过管道和所述换热器二(21)之间连通，所述抽取泵(31)输出端和所述夹套(30)之间连通有预热管(32)。
5.根据权利要求4所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述换热器二(21)左侧安装有热电转换接口(26)，所述换热器二(21)前部安装有电解槽加热接口(27)。
6.根据权利要求4所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：两个所述导热套(15)和所述换热器一(16)之间连通有回流管(20)，所述换热器二(21)和所述换热器一(16)之间连通有循环管(25)。
7.根据权利要求4所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述夹套(30)和所述换热器二(21)之间连通有回水管(33)。
...【技术特征摘要】
1.风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，包括制氢单元(1)，其特征在于：所述制氢单元(1)右侧从左到右依次设置有氧气分离单元(2)和氢气分离单元(3)，所述制氢单元(1)和所述氧气分离单元(2)之间连通有初级氧气输送管(4)，所述制氢单元(1)和所述氢气分离单元(3)之间连通有初级氢气输送管(5)，所述氢气分离单元(3)和所述氧气分离单元(2)底部之间设置有碱液回收组件，所述氢气分离单元(3)后侧设置有燃烧室(8)，所述燃烧室(8)和所述氢气分离单元(3)之间连通有次级氢气输送管(9)，所述燃烧室(8)左侧设置有水处理单元(11)，所述水处理单元(11)和所述燃烧室(8)之间连通有输水管(12)，所述水处理单元(11)左侧固定连接有输送泵(13)，所述输送泵(13)输出端和所述制氢单元(1)之间连通有补水管(14)，所述制氢单元(1)前侧设置有氢氧分离单元(29)，所述氢氧分离单元(29)和所述制氢单元(1)之间连通有夹套(30)，所述燃烧室(8)外侧安装有热量回收组件，所述热量回收组件用于回收装置运行时产生的热量。
2.根据权利要求1所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述碱液回收组件包括碱液回收单元(7)，所述碱液回收单元(7)位于所述氧气分离单元(2)和所述氢气分离单元(3)之间，所述碱液回收单元(7)顶部固定连接有y型管(6)，所述y型管(6)顶部两端分别和所述氧气分离单元(2)、所述氢气分离单元(3)底部连通。
3.根据权利要求1所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述燃烧室(8)顶部安装有加氧管(10)，所述制氢单元(1)顶部安装有加水管(28)。
4.根据权利要求1所述的风光发电制氢的碱性电解槽余热及废气联合利用装置，其特征在于：所述热量回收组件包括两个导热套(15)、换热器一(16)、循...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕熙宁，任冰冰，魏新达，牛犇，王强，丁朋果，牛晓东，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中南电力试验研究院，
类型：新型
国别省市：
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