一种面向碱性电解制氢集群的启动装置和方法与流程

本发明涉及电解水制氢，尤其涉及一种面向碱性电解制氢集群的启动装置和方法。

背景技术：

1、现有技术中的碱性制氢电解槽的碱液循环系统设计目的在于提供一种碱性制氢电解槽的碱液循环系统，通过增设阀门组件实现碱性电解槽阳极侧和阴极侧电解液循环的解耦，可以根据需求控制阳极侧和阴极侧碱液混合的程度。

2、现有的碱性制氢电解槽的碱液循环系统只是针对单个电解槽的碱液循环模式进行了调节，对于实际制氢工业中多个电解槽设备的协同运行机制并不能起到优化作用。

3、大量的风电、光伏被陆续得到开发，但由于风、光的不稳定及间歇性，不能很好融合进入电网，于是出现了大量的水电解制氢，通过制氢得以能量转换而储能。但由于风、光电能的间歇性导致水电解制氢的间歇，常规风光耦合的碱性水电解装置冷停机至热待机(热备)时间较长，运行达到完全稳定需要2小时、甚至更长。

技术实现思路

1、为解决现有电解槽部材的故障检测技术存在的不足，本发明目的之一在于提供一种面向碱性电解制氢集群的启动装置，所述装置包括集群电解水制氢装备、外循环水冷系统、内循环风冷系统及集群启动控制器。

2、多套所述集群电解水制氢装备包括多个碱性电解槽，每个所述碱性电解槽用于进行电解制氢。各个所述碱性电解槽的碱性循环出入口分别接入所述外循环水冷系统和所述内循环风冷系统。

3、所述外循环水冷系统用于提供冷却水，以维持所述碱性电解槽的温度在所需的范围内。

4、所述内循环风冷系统通过风冷方式来维持所述碱性电解槽内部的温度在预设范围内。

5、进一步的，所述外循环水冷系统包括外循环水泵、外循环阀门、换热器和冷却水散热器，所述冷却水散热器连接到所述换热器上，所述换热器通过冷却水管道连接到各个所述碱性电解槽，所述外循环水泵和所述外循环阀门安装在冷却水管道上。

6、进一步的，所述内循环风冷系统是以电解液为循环的系统，通过电解液内循环泵、内循环阀门和散热风扇控制内循环风冷系统的流量和温度，使得内循环风冷系统的温度在电解液的热备范围内进行调节。

7、进一步的，所述集群启动控制器用于监测、调节内外电解液循环的流量及温度。

8、进一步的，所述集群启动控制器用于连接外界负荷预测系统，根据电网、电源侧的负荷能力要求，监测、计算、调节所述集群电解水制氢装备的功率及各台所述碱性电解槽的启停和运行状态。

9、进一步的，所述集群启动控制器还用于控制不同的所述碱性电解槽处于运行、热待机、冷停机三种状态，与制氢工艺的流程进行管理。

10、进一步的，所述集群启动控制器对所述外循环水冷系统的控制包括通过风冷、水冷或二者结合的方式进行冷却，按所述碱性电解槽所需的流量与内循环的流量，计算外循环流量。

11、进一步的，所述集群启动控制器用于确保所述内循环风冷系统的状态可以让任何一台所述碱性电解槽处于热待机。

12、本发明的目的之二在于提供一种面向碱性电解制氢集群的启动方法，该方法采用上述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，所述方法包括：

13、在所述碱性电解槽的热备过程中，通过所述内循环风冷系统的电解液循环替换，进行所述碱性电解槽的热备。

14、在所述碱性电解槽的热启过程中，通过调节所述碱性电解槽的电解电流，启动所述碱性电解槽。

15、在所述碱性电解槽的待机过程中，通过降低所述碱性电解槽的电解电流，停机所述碱性电解槽。

16、在所述碱性电解槽的停机过程中，关闭所述内循环风冷系统。

17、进一步的，所述通过所述内循环风冷系统的电解液循环替换，进行所述碱性电解槽的热备，包括：

18、当某台所述碱性电解槽处于热备过程时，启动所述碱性电解槽相应的调节阀，使得所述碱性电解槽升温。

19、本发明的优点在于：本发明通过增设内循环风冷系统，能提前对碱液进行预热至所需温度，可有效减少电解制氢装备达到正常运行时间，提高了装置的开机速度，对于提高整个制氢工艺的效率起到了重要作用，能确保装置启停灵活，与风、光发电能有效契合。

技术特征：

1.一种面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述装置包括集群电解水制氢装备、外循环水冷系统(2)、内循环风冷系统(6)及集群启动控制器(12)；

2.根据权利要求1所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述外循环水冷系统(2)包括外循环水泵、外循环阀门(3)、换热器(4)和冷却水散热器(5)，所述冷却水散热器(5)连接到所述换热器(4)上，所述换热器(4)通过冷却水管道连接到各个所述碱性电解槽(1)，所述外循环水泵和所述外循环阀门(3)安装在冷却水管道上。

3.根据权利要求1所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述内循环风冷系统(6)是以电解液为循环的系统，通过电解液内循环泵(7)、内循环阀门(8)和散热风扇(9)控制内循环风冷系统(6)的流量和温度，使得内循环风冷系统(6)的温度在电解液的热备范围内进行调节。

4.根据权利要求3所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述集群启动控制器(12)用于监测、调节内外电解液循环的流量及温度。

5.根据权利要求3所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述集群启动控制器(12)用于连接外界负荷预测系统，根据电网、电源侧的负荷能力要求，监测、计算、调节所述集群电解水制氢装备的功率及各台所述碱性电解槽(1)的启停和运行状态。

6.根据权利要求1所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述集群启动控制器(12)还用于控制不同的所述碱性电解槽(1)处于运行、热待机、冷停机三种状态，与制氢工艺的流程进行管理。

7.根据权利要求6所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述集群启动控制器(12)对所述外循环水冷系统(2)的控制包括通过风冷、水冷或二者结合的方式进行冷却，按所述碱性电解槽(1)所需的流量与内循环的流量，计算外循环流量。

8.根据权利要求1所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，其特征在于，所述集群启动控制器(12)用于确保所述内循环风冷系统(6)的状态可以让任何一台所述碱性电解槽(1)处于热待机。

9.一种面向碱性电解制氢集群的启动方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的面向碱性电解制氢集群的启动装置，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的面向碱性电解制氢集群的启动方法，其特征在于，通过所述内循环风冷系统(6)的电解液循环替换，进行所述碱性电解槽(1)的热备，包括：

技术总结本发明提供了一种面向碱性电解制氢集群的启动装置和方法，涉及碱性电解水制氢技术领域。装置包括集群电解水制氢装备、外循环水冷系统、内循环风冷系统及集群启动控制器。多套集群电解水制氢装备包括多个碱性电解槽，每个碱性电解槽用于进行电解制氢。各个碱性电解槽的碱性循环出入口分别接入外循环水冷系统和内循环风冷系统。外循环水冷系统用于提供冷却水，以维持碱性电解槽的温度在所需的范围内。内循环风冷系统通过风冷方式来维持碱性电解槽内部的温度在预设范围内。该装置和方法能够提高集群电解水制氢装备的开机速度，能确保装置启停灵活，与风、光发电能有效契合。技术研发人员：陈明轩,郁章涛,张宝平,李冬芳,王文雍,贾宏晶,刘毅,滕威,蒋成,罗子萱受保护的技术使用者：三峡科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16