一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，屬于能源利用【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型氫氣純化系統(tǒng)與氧氣系統(tǒng)分別與氫氧燃料電池組相連，氫氧燃料電池組通過斬波器與鋰離子動力蓄電池組相連，氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組、斬波器、鋰離子動力蓄電池組均與控制系統(tǒng)相連；氫氣純化系統(tǒng)中除氧裝置、冷卻器、干燥裝置、過濾器、氫氣壓縮機和氫氣儲罐依次連接，除氧裝置的入口端與氫冷機組氫氣排放口相連，氫氣儲罐的出口端通過閥門與氫氧燃料電池組的負極相連。本實用新型可以將用于冷卻機組后的廢棄氫氣回收，進行純化處理，然后將處理后的氫氣作為氫氧燃料電池的氫氣能源，大大節(jié)約了能源，并減少了壞境污染。
【專利說明】一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及能源利用【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種將氫冷機組廢棄氫氣 回收用于燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 氫氣是導(dǎo)熱性能最好的氣體，當(dāng)前絕大多數(shù)電廠發(fā)電機均采用水一氫一氫冷卻方 式，這樣不僅可以高效地降低線圈的熱損耗，而且還可以提高發(fā)電效率。但是，作為冷卻介 質(zhì)的氫氣，在冷卻發(fā)電機定子和鐵芯繞組的過程中純度和濕度會下降，當(dāng)氫氣純度或濕度 達不到額定值時，就需要進行投氫和倒氫工作，即將不合格的氫氣排到大氣中，再將合格的 氫氣補進去。據(jù)統(tǒng)計兩臺66萬千瓦機組，一年將使用100000L左右氫氣作為發(fā)電機冷卻介 質(zhì)，這樣一來，不僅污染了大氣環(huán)境，而且造成了能源的浪費。隨著國家對電力行業(yè)節(jié)能減 排的重視，氫冷機組氫氣的直接排放將成為一個亟待解決的問題。
[0003] 近年來，燃料電池成為很有發(fā)展前途的新動力電源，一般以氫氣、碳、甲醇、硼氫化 物、煤氣或天然氣為燃料作為負極，用空氣中的氧作為正極。這類電池具有轉(zhuǎn)換效率高、容 量大、比能量高、功率范圍廣、不用充電等優(yōu)點。如果能將氫冷機組排放的氫氣經(jīng)過處理用 于燃料電池的原料供給，將大大節(jié)約能源，并減少壞境污染。 實用新型內(nèi)容
[0004] 1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0005] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中氫冷機組廢棄氫氣排入大氣污染環(huán)境、浪 費能源的不足，提供了一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)。采用本實用新型的技術(shù)方案，可以 將用于冷卻機組后的廢棄氫氣回收，進行純化處理，然后將處理后的氫氣作為氫氧燃料電 池的氫氣能源，大大節(jié)約了能源，并減少了壞境污染。
[0006] 2.技術(shù)方案
[0007] 為達到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為：
[0008] 本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，包括氫氣純化系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、氫 氧燃料電池組、斬波器、鋰離子動力蓄電池組和控制系統(tǒng)；其中：所述的氫氣純化系統(tǒng)與氧 氣系統(tǒng)分別與氫氧燃料電池組相連，氫氧燃料電池組通過斬波器與鋰離子動力蓄電池組相 連，所述的氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組、斬波器、鋰離子動力蓄電池組均與控制系統(tǒng)相 連；所述的氫氣純化系統(tǒng)包括除氧裝置、冷卻器、干燥裝置、過濾器、氫氣壓縮機和氫氣儲 罐；所述除氧裝置、冷卻器、干燥裝置、過濾器、氫氣壓縮機和氫氣儲罐依次連接，所述的除 氧裝置的入口端與氫冷機組氫氣排放口相連，所述氫氣儲罐的出口端通過閥門與氫氧燃料 電池組的負極相連；所述的除氧裝置的入口端還設(shè)置有氮沖洗口，該氮沖洗口與氮氣系統(tǒng) 相連接。
[0009] 作為本實用新型更進一步的改進，所述的氧氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機和壓縮空氣儲 罐，所述空氣壓縮機的入口端與大氣相通，空氣壓縮機的出口端與壓縮空氣儲罐的入口端 相連，所述壓縮空氣儲罐的出口端通過閥門與氫氧燃料電池組的正極相連。
[0010] 作為本實用新型更進一步的改進，所述的控制系統(tǒng)包括控制器和計算機終端，控 制器與氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組、斬波器、鋰離子動力蓄電池組均相連，所述控制器 還與計算機終端相連。
[0011] 作為本實用新型更進一步的改進，所述的氫氧燃料電池組包括兩個或兩個以上的 氫氧燃料電池。
[0012] 作為本實用新型更進一步的改進，所述的干燥裝置包括第一干燥器和第二干燥 器，所述的第一干燥器和第二干燥器并聯(lián)接入氫氣純化系統(tǒng)。
[0013] 作為本實用新型更進一步的改進，所述的鋰離子動力蓄電池組包括兩個或兩個以 上的鋰離子動力蓄電池。
[0014] 3.有益效果
[0015] 采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0016] (1)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)置有氫氣純化系統(tǒng)，使得氫 冷機組的廢棄氫氣經(jīng)過除氧、冷卻、干燥、過濾、壓縮一系列自動控制過程，得到純化氫氣儲 存進氫氣儲罐，和空氣中的氧氣一起作為氫氧燃料電池的原料，不僅解決了氫冷機組的氫 氣直接排放污染環(huán)境的難題，還對廢棄氫氣做了二次利用，節(jié)約了能源。
[0017] (2)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了整個過程的 自動化控制，高效且可靠性高。
[0018] (3)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，干燥裝置設(shè)置有兩個干燥器 (第一干燥器和第二干燥器），一用一備，以防止干燥器失效后系統(tǒng)無法正常運行。
[0019] (4)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，除氧裝置的入口端還設(shè)置有 氮沖洗口，該氮沖洗口與氮氣系統(tǒng)相連接，通過對氫氣純化系統(tǒng)進行定期的維護，使得氫氣 純化系統(tǒng)工作更可靠，確保系統(tǒng)中無其它雜質(zhì)，且氫氣純化系統(tǒng)壽命更長。
[0020] (5)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，氫氧燃料電池、鋰離子動力蓄 電池，氫氣儲罐和壓縮空氣儲罐可以根據(jù)實際情況進行設(shè)置不同的數(shù)量，系統(tǒng)適應(yīng)性強。
[0021] (6)本實用新型的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，原理簡單，便 于推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 示意圖中的標(biāo)號說明：
[0024] 1、除氧裝置；2、冷卻器；3、第一干燥器；4、第二干燥器；5、過濾器；6、氫氣壓縮機； 7、氫氣儲罐；8、空氣壓縮機；9、壓縮空氣儲罐；10、氫氧燃料電池組；11、斬波器；12、鋰離子 動力蓄電池組；13、控制器；14、計算機終端。

【具體實施方式】
[0025] 為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作詳細描述。
[0026] 實施例1
[0027] 結(jié)合附圖1所示，本實施例的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)包括氫氣純化系 統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、氫氧燃料電池組10、斬波器11、鋰離子動力蓄電池組12和控制系統(tǒng)。氫氣純 化系統(tǒng)與氧氣系統(tǒng)分別與氫氧燃料電池組10相連。本實施例中的氫氣純化系統(tǒng)包括除氧 裝置1、冷卻器2、干燥裝置、過濾器5、氫氣壓縮機6和氫氣儲罐7 ;所述的除氧裝置1、冷卻 器2、干燥裝置、過濾器5、氫氣壓縮機6和氫氣儲罐7依次連接，所述的除氧裝置1的入口 端與氫冷機組氫氣排放口相連，所述氫氣儲罐7的出口端通過閥門與氫氧燃料電池組10的 負極相連；本裝置可以凈化氫冷機組的廢棄氫氣作為氫氧燃料電池的負極能源，不僅解決 了氫冷機組的氫氣直接排放污染環(huán)境的難題，而且自動化程度高、效率高、可靠性高，符合 國家節(jié)能減排的政策。本實施例中的干燥裝置包括第一干燥器3和第二干燥器4,所述的第 一干燥器3和第二干燥器4并聯(lián)接入氫氣純化系統(tǒng)，一用一備，以防止干燥器失效后系統(tǒng)無 法正常運行。
[0028] 本實施例中的氧氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機8和壓縮空氣儲罐9，所述空氣壓縮機8的 入口端與大氣相通，空氣壓縮機8的出口端與壓縮空氣儲罐9的入口端相連，空氣通過空氣 壓縮機8壓入壓縮空氣儲氣罐9中，所述壓縮空氣儲罐9的出口端通過閥門與氫氧燃料電 池組10的正極相連，為氫氧燃料電池組10提供正極能源。
[0029] 本實施例中的氫氧燃料電池組10通過斬波器11與鋰離子動力蓄電池組12相連， 將氫氧燃料電池組10從化學(xué)能轉(zhuǎn)化來的電能儲存起來。所述的氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電 池組10、斬波器11、鋰離子動力蓄電池組12均與控制系統(tǒng)中的控制器13相連，控制系統(tǒng)還 包括計算機終端14,所述控制器13與計算機終端14相連，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了整個過程的自動 化控制、高效且可靠性高。本實施例中除氧裝置1的入口端還設(shè)置有氮沖洗口（圖中未標(biāo) 號），該氮沖洗口與氮氣系統(tǒng)（圖中未示出）相連接，通過對氫氣純化系統(tǒng)進行定期的吹掃 維護，使得氫氣純化系統(tǒng)工作更可靠，確保系統(tǒng)中無其它雜質(zhì)，且氫氣純化系統(tǒng)壽命更長。
[0030] 具體使用時，冷卻發(fā)電機組的廢棄氫氣首先進入氫氣純化系統(tǒng)進行純化，依次經(jīng) 過除氧裝置1、冷卻器2、干燥裝置和過濾器5進行純化，干燥裝置心思巧妙地設(shè)置為兩組， 一用一備，以防止干燥器失效后系統(tǒng)無法正常運行，純化后的氫氣純度可以達到99. 999%， 純化后的氫氣經(jīng)過氫氣壓縮機6壓縮進入氫氣儲罐7,然后輸入氫氧燃料電池組10負極作 為負極能源；同時空氣通過空氣壓縮機8壓入壓縮空氣儲氣罐9,然后輸入氫氧燃料電池組 10正極作為正極能源。其中，氫氣壓縮機6和空氣壓縮機8的型號可根據(jù)實際情況進行選 定，氫氣儲罐7和壓縮空氣儲罐9的數(shù)量也要根據(jù)實際情況進行設(shè)置。然后氫氧燃料電池 組10將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)斬波器11存儲進鋰離子動力蓄電池組12,其中，氫氧燃料電 池組10和鋰離子動力蓄電池組12的數(shù)量可以根據(jù)實際情況進行選擇，具體在本實施例中： 氫氧燃料電池組10包括兩個氫氧燃料電池，鋰離子動力蓄電池組12包括兩個鋰離子動力 蓄電池。氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組10、斬波器11、鋰離子動力蓄電池組12的運行參 數(shù)（壓力、溫度、流量、氣體純度等）會通過傳感器傳給控制器13,控制器13由計算機終端 14控制，整個過程可實現(xiàn)電腦終端直接控制，實現(xiàn)了整個過程的自動化控制，高效且可靠性 高。此外，還要定期用氮氣對氫氣純化系統(tǒng)進行沖洗，確保系統(tǒng)中無其它雜質(zhì)。
[0031] 以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖 中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出 與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括氫氣純化系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、氫氧 燃料電池組（10)、斬波器（11)、鋰離子動力蓄電池組（12)和控制系統(tǒng)；其中：所述的氫氣 純化系統(tǒng)與氧氣系統(tǒng)分別與氫氧燃料電池組（10)相連，氫氧燃料電池組（10)通過斬波器 (11)與鋰離子動力蓄電池組（12)相連，所述的氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組（10)、斬波 器（11)、鋰離子動力蓄電池組（12)均與控制系統(tǒng)相連；所述的氫氣純化系統(tǒng)包括除氧裝 置（1)、冷卻器（2)、干燥裝置、過濾器（5)、氫氣壓縮機（6)和氫氣儲罐（7);所述除氧裝置 (1)、冷卻器（2)、干燥裝置、過濾器（5)、氫氣壓縮機（6)和氫氣儲罐（7)依次連接，所述的 除氧裝置（1)的入口端與氫冷機組氫氣排放口相連，所述氫氣儲罐（7)的出口端通過閥門 與氫氧燃料電池組（10)的負極相連；所述的除氧裝置（1)的入口端還設(shè)置有氮沖洗口，該 氮沖洗口與氮氣系統(tǒng)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述的氧氣 系統(tǒng)包括空氣壓縮機（8)和壓縮空氣儲罐（9)，所述空氣壓縮機（8)的入口端與大氣相通， 空氣壓縮機（8)的出口端與壓縮空氣儲罐（9)的入口端相連，所述壓縮空氣儲罐（9)的出 口端通過閥門與氫氧燃料電池組（10)的正極相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制 系統(tǒng)包括控制器（13)和計算機終端（14)，控制器（13)與氫氣純化系統(tǒng)、氫氧燃料電池組 (10)、斬波器（11)、鋰離子動力蓄電池組（12)均相連，所述控制器（13)還與計算機終端 (14)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述的氫氧 燃料電池組（10)包括兩個或兩個以上的氫氧燃料電池。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述的 干燥裝置包括第一干燥器（3)和第二干燥器（4)，所述的第一干燥器（3)和第二干燥器（4) 并聯(lián)接入氫氣純化系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氫冷機組氫氣回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述的鋰離 子動力蓄電池組（12)包括兩個或兩個以上的鋰離子動力蓄電池。
【文檔編號】H01M8/06GK203883079SQ201420323303
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】鄭恒, 王傳奇, 杜鳳林, 吳振舉, 徐秀玲, 張曉娣, 柳晨 申請人:馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司