自适配电解制氢

2014年6月
发明人：    张小强  张明蕾 13812683169
专利权人：  张小强  张明蕾 13812683169
专利技术资料
一、本专利的主题、关健词、名称和用途:
1、 本专利的主题:本文件叙述:自适配电解制氢工艺
2、关健词:自适配电解工艺、大规模电解
3名称:自适配电解制氢工艺
4主要用途:
自适配电解制氢工艺灵活适配各种能源的波动性工况,跟踪输入功率的参数波动快速调整投入电解的设备阵列数量。自适配电解制氢工艺组成的电解阵列组，能满足市场需要的几兆至几十兆万的大规模电解制氢系统。
二、现有技术的不足:
1、电解制氢系统介绍
   备注：自适配电解制氢工艺以加碱水电解制氢系统为例说明。 
2、水电解制氢是通过电能给水提供能量，破坏水分子的氢氧键来制取氢气的方法。其工艺过程简单、无污染。
3、水电解系统工艺简介
水在电解槽中经过电解产生的氢或氧连同碱液一起进入氢或氧分离器，在分离器中气液分离，分离后的碱液经冷却器冷却，除去多余的热量，再经碱液过滤器过滤，除去碱液中的固体杂质，然后返回电解槽继续进行电解。电解分离出来的氢气或氧气经气体冷却器冷却，再经捕滴器除去夹带的水分，氢气或氧气送纯化或使用地。
水电解系统由：制氢框架、电解槽、整流电源、控制柜、配电柜、辅助框架。
3.水电解系统现状:
3.1、流程简图
水电解制氢工艺流程图

水电解制氢说明：
3.3.1.电解槽：制氢电解槽主体及管道，单独放置
3.1.2电解电源：整流变压器，整流柜
3.1.3配电柜：电器元件及仪表
3.1.4制氢控制柜PLC,DCS，电器元件，阀门，仪表等
3.1.5制氢框架：氢气分离器、氧气分离器、氢气纯化系统、碱液循环泵、气体气体冷却器、气液分离器、碱液过滤器、碱液冷却器、氢气分析仪表、氧气分析仪表、阀门、管道、
3.1.6辅助框架；水箱，碱箱，补水泵
4、技术现状。
 3.1电解是电解只发生在电解槽，电解槽由若干个小室组成，每个小室都是由极板、付极网、隔膜垫片组成，
 
 3.2 可再生能源的波动性，自适配电解工艺及系统跟踪输入功率参数波动迅速调整投入电解阵列数量。
三、本专利的目的:
自适配电解制氢工艺跟踪输入功率参数波动迅速调整投入电解阵列数量。维持电解工况最优化。
随着光伏、风电规模的不断扩大，面临增加储能问题。制氢用于天然气掺烧、燃料电池，氢气储能、化工合成、石油加工等，可丰富终端用户用能多样性，保障能源安全。
四、详细描述本专利的装置结构
3.1.理论基础
介绍2套100立方，自控20电解制氢工艺、常规200立方的投资，运行参数对比说明本工艺的技术特点和技术优势，自适配电解制氢工艺工业应用分为以下各种组合模式。
各种组合模式：
A、运行组，热备组、备用组、待用组
名词解释：
运行组：投电运行
热备组：电解槽保温
备用组：保持碱液循环
待用组：检修结束待用的备用阵列
扩展组：为产能扩展预留的阵列
3.1.1 基本数据计算表
参考以下参数数值，作为本说明的计算基础(备注：数据仅供本说明计算）
 
重点说明;
水电解制氢工艺分为常规制氢工艺，
3.1.2 常规两套制氢系统并联工作模式
常规两套制氢系统并联工作模式
组成部件及数量：
2X电解槽：2X电解电源：2X配电柜:2X制氢控制柜：2X制氢框。1X辅助框架
3.1.3自适配电解制氢工艺(两套阵列)
 
组成部件及数量：
2X电解槽：2X电解电源：1X配电柜:1X制氢控制柜：1X氢框架：1X辅助框架：
增加：自适配控制柜
3.1.4、计算常规2套100立方，自控200自适配电解制氢工艺、常规200立方的，投资，运行参数对比说明本工艺的特点和优势。
 
(备注：数据仅供本说明）
200立方的产能下，对投资，运行参数对比说明本工艺的特点和优势：
3.1.4.1.技术优势，自控200系统的运行功率从230-920KVA，一套200立方在460KVA功率以下工作是不经济的。
3.1.4.2自控200比常规2套100少配电柜、制氢控制柜、制氢框架，增加适配工艺控制柜。自控200比常规2套100投资少54万，有明显的经济优势。整体制氢系统设备的维护维修量少.
3.1.4.3比一套200多33万，有明显的经济优势。
3.1.4.4总结：
本工艺中:自控200自适配电解制氢工艺自适配运行功率范围扩大50%,整体制氢系统设备的维护维修量少。
五、本专利的效果
5.1自适配电解制氢工艺;工艺各种组合模式，在自适配电解制氢工艺的控制下运行组，热备组、备用组、待用组有序的进入运行，热备、备用、待用工序，快速自适配风电、光伏等功率波动性的行业，自适配电解制氢工