一種電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)內(nèi)發(fā)電行業(yè)中，各種發(fā)電所占的比例如下:煤電約占70%，水電約占23%，核電2.3%左右，燃?xì)獍l(fā)電占2.1%，其他能源占2.6%，燃煤發(fā)電占據(jù)舉足輕重的地位。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)采用的冷卻介質(zhì)主要有三種:即空氣、氫氣和水。空氣冷卻是最老的冷卻方式，它的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行維修方便。缺點(diǎn)是冷卻效果差、損耗大，只在25MW以下機(jī)組采用。水具有其他冷卻介質(zhì)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子水的供給裝置、冷卻水路方式、水路元件結(jié)構(gòu)、制造工藝以及水腐蝕等成為技術(shù)難題。作為冷卻介質(zhì)，氫氣的冷卻效果雖然不及水冷卻，但它的冷卻作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)空氣冷卻。首先，氫氣比空氣輕10多倍，可以大大減少通風(fēng)損耗和風(fēng)摩擦損耗；其次，氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣大6.7倍左右，同樣體積的空氣和氫氣，后者可帶走較多的熱量；此外，氫氣不起氧化作用，可以增加電機(jī)絕緣材料的穩(wěn)定性。氫氣不助燃，當(dāng)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生絕緣擊穿故障時(shí)，不會(huì)引起火災(zāi)。而且氫冷技術(shù)發(fā)展成熟，制造工藝良好，所以800?1000MW以下的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子廣泛采用氫冷方式。
[0003]由于氫氣冷卻對(duì)發(fā)電裝置具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)火力發(fā)電廠大部分已經(jīng)采用了氫氣冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)。通常，制造氫氣的方法有三種:炭素置換法；鐵-蒸汽法；電解法。由于用電解法制造的氫氣純度最高，所以在發(fā)電廠內(nèi)制造氫氣時(shí)，一般都采用電解法。電解水制取氫氣的副產(chǎn)品直接排入大氣，造成二次能源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將制氫裝置與氫冷式發(fā)電裝置進(jìn)行耦合，使制氫裝置產(chǎn)品全部供應(yīng)給發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)了低純氧富氧燃燒，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氫氣給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻功能的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置及方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電解水制氫制氧循環(huán)利用冷裝置，用于對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻；所述電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置包括電解水制氫機(jī)、氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第一輸送管道、第二輸送管道、鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)及空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)；所述電解水制氫機(jī)通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接；所述電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氫氣通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入所述氫冷式發(fā)電機(jī)組，為所述氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氫氣制冷；所述電解水制氫機(jī)與所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接；所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第一輸送管道與所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)連接；所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第二管道與所述第一管道連接；所述電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氧氣通過(guò)所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入第一管道；所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾后的空氣與進(jìn)入所述第一管道的氧氣進(jìn)入所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)；所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接，為所述氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氧氣；所述氫冷式發(fā)電機(jī)組與所述電解水制氫機(jī)連接，為所述電解水制氫機(jī)提供電能。
[0006]進(jìn)一步地，所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥；所述電解水制氫機(jī)通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)閥與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氧氣調(diào)節(jié)閥；所述氧氣調(diào)節(jié)閥一端與所述電解水制氫機(jī)連接，另一端與第一輸送管道連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)包括空氣過(guò)濾器；所述空氣過(guò)濾器通過(guò)所述第二輸送管道與所述第一輸送管道連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)包括鼓風(fēng)機(jī)；所述鼓風(fēng)機(jī)一端與所述第一輸送管道連接，另一端與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。
[0010]一種電解水制氫制氧循環(huán)利用方法，包括步驟1，啟動(dòng)電解水制氫機(jī)；步驟2，電解水制氫機(jī)開(kāi)始工作制造氫氣及氧氣；步驟3，氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻；步驟4，氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第一輸送管道；步驟5，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器，將過(guò)濾后的空氣通過(guò)第二輸送管道輸送至第一輸送管道；步驟6，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將第一輸送管道中的低純氧輸送至氫冷式發(fā)電機(jī)組；步驟7，氫冷式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為電解水制氫機(jī)供電。
[0011]本發(fā)明提供的電解水制氫制氧循環(huán)利用方法先啟動(dòng)電解水制氫機(jī)，電解水制氫機(jī)開(kāi)始工作制造氫氣及氧氣，然后氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，同時(shí)，氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第一輸送管道，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器，將過(guò)濾后的空氣通過(guò)第二輸送管道輸送至第一輸送管道，接著，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將第一輸送管道中的低純氧輸送至氫冷式發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了低純氧富氧燃燒，最后，氫冷式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為電解水制氫機(jī)供電。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，包括電解水制氫機(jī)、氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第一輸送管道、第二輸送管道、鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)及空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)。電解水制氫機(jī)通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與氫冷式發(fā)電機(jī)組連接；電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，為氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氫氣制冷；氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥；電解水制氫機(jī)通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥與氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。電解水制氫機(jī)與氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接；氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)第一輸送管道與鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)連接；氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氧氣調(diào)節(jié)閥；氧氣調(diào)節(jié)閥一端與電解水制氫機(jī)連接，另一端與第一輸送管道連接?？諝膺^(guò)濾機(jī)構(gòu)通過(guò)第二管道與第一管道連接；電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入第一管道；空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾后的空氣與進(jìn)入第一管道的氧氣進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)；空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)包括空氣過(guò)濾器；空氣過(guò)濾器通過(guò)第二輸送管道與第一輸送管道連接。鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)與氫冷式發(fā)電機(jī)組連接，為氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氧氣；鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)包括鼓風(fēng)機(jī)；鼓風(fēng)機(jī)一端與第一輸送管道連接，另一端與氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。氫冷式發(fā)電機(jī)組與電解水制氫機(jī)連接，為電解水制氫機(jī)提供電能。
[0014]當(dāng)使用本發(fā)明電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置時(shí)，包括以下步驟:
[0015]步驟I，啟動(dòng)電解水制氫機(jī)；
[0016]步驟2，電解水制氫機(jī)開(kāi)始工作制造氫氣及氧氣；
[0017]步驟3，氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻；
[0018]步驟4，氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第一輸送管道；
[0019]步驟5，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器，將過(guò)濾后的空氣通過(guò)第二輸送管道輸送至第一輸送管道;
[0020]步驟6，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將第一輸送管道中的低純氧輸送至氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行低純氧富氧燃燒；
[0021]步驟7，氫冷式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為電解水制氫機(jī)供電。
[0022]本發(fā)明提供的電解水制氫制氧循環(huán)利用方法先啟動(dòng)電解水制氫機(jī)，電解水制氫機(jī)開(kāi)始工作制造氫氣及氧氣，然后氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，同時(shí)，氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第一輸送管道，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器，將過(guò)濾后的空氣通過(guò)第二輸送管道輸送至第一輸送管道，接著，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將第一輸送管道中的低純氧輸送至氫冷式發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了低純氧富氧燃燒，最后，氫冷式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為電解水制氫機(jī)供電。
[0023]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，用于對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻；其特征在于，包括:電解水制氫機(jī)、氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第一輸送管道、第二輸送管道、鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)及空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)；所述電解水制氫機(jī)通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接；所述電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氫氣通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入所述氫冷式發(fā)電機(jī)組，為所述氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氫氣制冷；所述電解水制氫機(jī)與所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接；所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第一輸送管道與所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)連接；所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第二管道與所述第一管道連接；所述電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氧氣通過(guò)所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入第一管道；所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)過(guò)濾后的空氣與進(jìn)入所述第一管道的氧氣進(jìn)入所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)；所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接，為所述氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氧氣；所述氫冷式發(fā)電機(jī)組與所述電解水制氫機(jī)連接，為所述電解水制氫機(jī)提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，其特征在于:所述氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥；所述電解水制氫機(jī)通過(guò)所述氫氣調(diào)節(jié)閥與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，其特征在于:所述氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括氧氣調(diào)節(jié)閥；所述氧氣調(diào)節(jié)閥一端與所述電解水制氫機(jī)連接，另一端與第一輸送管道連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，其特征在于:所述空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)包括空氣過(guò)濾器；所述空氣過(guò)濾器通過(guò)所述第二輸送管道與所述第一輸送管道連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置，其特征在于:所述鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)包括鼓風(fēng)機(jī)；所述鼓風(fēng)機(jī)一端與所述第一輸送管道連接，另一端與所述氫冷式發(fā)電機(jī)組連接。
6.一種電解水制氫制氧循環(huán)利用方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1，啟動(dòng)電解水制氫機(jī)；步驟2，電解水制氫機(jī)開(kāi)始工作制造氫氣及氧氣；步驟3，氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，對(duì)氫冷式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行冷卻；步驟4，氧氣通過(guò)氧氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入第一輸送管道；步驟5，啟動(dòng)空氣過(guò)濾器，將過(guò)濾后的空氣通過(guò)第二輸送管道輸送至第一輸送管道；步驟6，啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，將第一輸送管道中的低純氧輸送至氫冷式發(fā)電機(jī)組；步驟7，氫冷式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，為電解水制氫機(jī)供電。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置及方法，屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。所述電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置包括電解水制氫機(jī)、氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氧氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第一輸送管道、第二輸送管道、鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)及空氣過(guò)濾機(jī)構(gòu)；電解水制氫機(jī)通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與氫冷式發(fā)電機(jī)組連接；電解水制氫機(jī)產(chǎn)生的氫氣通過(guò)氫氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)入氫冷式發(fā)電機(jī)組，為氫冷式發(fā)電機(jī)組提供氫氣制冷。本發(fā)明電解水制氫制氧循環(huán)利用裝置及方法將制氫裝置與氫冷式發(fā)電裝置進(jìn)行耦合，使制氫裝置產(chǎn)品全部供應(yīng)給發(fā)電裝置，實(shí)現(xiàn)了低純氧富氧燃燒，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氫氣給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻功能。
【IPC分類】C25B1-04, H02K1-32, C25B9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104726892
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510133333
【發(fā)明人】吳禮云, 汪洪濤, 吳冰, 陳恩軍, 沈軍, 丁光星, 吳剛, 陳贊華, 王偉業(yè), 劉恩輝
【申請(qǐng)人】首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日