铺展式海波能制氢平台的制作方法

本发明涉及海上制氢领域，尤其涉及一种铺展式海波能制氢平台。

背景技术：

1、海洋拥有巨大的可再生能源，其中海波能的平均能量密度是太阳能或风能的三十倍左右。海波能发电具有全天候无间歇超稳定发电的凸出优势，其发电质量与核电、火电一样属于高质量电源。海波能发电属于绿色能源，与水电、风电、太阳能发电等绿色能源相比，发电质量最好，对环境影响最小。因此如何产业化高效收集海波能并转化为可使用再生能源一直是我们努力的方向。

2、经过多年的研究和发展，涵盖专利2021108861066、2021110153959、2021108875302、2021108875302等技术的“海波能发电”项目已在上海交通大学通过仿真数理研究。在此基础上研发出“漂浮铺展式模块化海波能收集与发电单元”(专利：2023113150383)。

3、中远海具有能量密度高、可利用海域大的明显优点，但存在难以布设海底电缆的问题。在“漂浮铺展式模块化海波能收集与发电单元”上高效制备并临时存储氢能可以解决以上问题，因此在已有专利技术基础研发出“铺展式海波能制氢平台”。

4、“铺展式海波能制氢平台”需要实现以下目的：

5、1)高效收集海波能并转化为电能；

6、2)能够在平台上低能耗淡化海水；

7、3)能够在平台上高效制备氢气；

8、4)能够在平台上低能耗压缩储存氢气。

9、本发明可以有效解决中远海海波能开发利用所面临的难题，为海波能大规模工业化利用铺平道路。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供能解决上述技术问题的一种铺展式海波能制氢平台。

2、为实现上述目的，本发明提供一种铺展式海波能制氢平台，包括平台主体，所述平台主体包括海波能发电单元，海波能发电单元的电能输出端连接有配电房，配电房通过电缆与海水淡化系统连接；海水淡化系统包括电磁蒸馏压力炉、热回收锥壶汽轮机，电磁蒸馏压力炉包括下部设有加热器的压力罐体，压力罐体由下往上依次设有排盐口、入水管、高压进气管、低温高压蒸汽排出管；热回收锥壶汽轮机包括相对转动配合的环喷管和锥壶汽轮，锥壶汽轮包括相连接的锥壶外壳、汽轮叶和传动轴，传动轴设有发电机连接端，锥壶外壳的底部设有流体出口；环喷管上设有低温高压蒸汽入口和喷嘴，喷嘴的出口朝向汽轮叶；汽轮叶的上方设有冷帽，锥壶汽轮的下部内腔中设有冷芯；低温高压蒸汽排出管与低温高压蒸汽入口连通。

3、进一步的，还包括热源降温及其余热再生动力系统，热源降温及其余热再生动力系统设有高压气管和气体回流管；冷帽设有第一入气口和第一出气口，冷芯设有第二气体入口和第二气体出口；高压气管的输出端分别与第一入气口、第二气体入口连通，第一出气口与气体回流管的输入端连通，第二气体出口与所述高压进气管连通。

4、更进一步的，所述冷帽包括冷帽外壳，冷帽外壳中部设有孔洞，传动轴穿过孔洞；冷帽外壳的内腔中通过与其连接的若干气流导板构成气流通道，冷帽外壳上设有与气流通道两端分别连通的第一入气口和第一出气口；气流通道位于汽轮叶的上方，冷帽外壳的侧壁上设有用于避开所述喷嘴的凹口。

5、更进一步的，所述冷芯包括盘管支架，盘管支架底部连接有支架底座，盘管支架上安装有热交换盘管，热交换盘管两端分别为所述第二气体入口和第二气体出口。

6、更进一步的，所述锥壶外壳包括上倒锥体和下倒锥体，上倒锥体和下倒锥体之间通过壶腰通道连通；壶腰通道内壁与传动轴之间通过导流扇叶连接，锥壶外壳的上倒锥体内壁与传动轴之间通过减旋肋板连接；所述流体出口设置在下倒锥体的底部，下倒锥体的下部内壁上设有减旋翼板；汽轮叶位于上倒锥体的顶部。

7、更进一步的，所述上倒锥体的顶部设有上盖板和下封口板，上盖板和下封口板两者边缘之间通过圆弧封口板连接，所述汽轮叶连接在圆弧封口板的外侧，下封口板和上盖板均与传动轴相连接；汽轮叶为至少两块，各汽轮叶的顶部通过同一块圆弧肋板连接。

8、更进一步的，所述环喷管还包括环管，所述低温高压蒸汽入口、环管和喷嘴依次连接，喷嘴的出气方向与汽轮叶的旋转半径呈夹角；环管外侧设有保温外壳。

9、更进一步的，所述锥壶外壳的外壁设有锥壶保温壳，所述压力罐体外包裹有保温壳。

10、更进一步的，所述加热器包括电磁加热圈，电磁加热圈设置在压力罐体下部的外侧壁上，电磁加热圈位于排盐口和入水管之间。

11、更进一步的，所述平台主体还包括相连接的发电制氢机房模块和海波能收集铺展模块，海波能收集铺展模块与海波能发电单元相联动，配电房和海水淡化系统均设置在发电制氢机房模块上；发电制氢机房模块上还设有制氢及压缩存储装置，海水淡化系统的流体出口与制氢及压缩存储装置的进水端连接。

12、有益效果

13、与现有技术相比，本发明的铺展式海波能制氢平台的优点为：

14、1、由电磁蒸馏压力炉和热回收锥壶汽轮机共同构成高效的热回收蒸馏器，由电磁蒸馏压力炉产生低压高温蒸汽，低温高压蒸汽进入环喷管后通过喷嘴喷出并推动汽轮叶旋转，从而通过传动轴带动发电机发电，而该过程中蒸汽的部分余热传导给冷帽和冷芯两者中的气体并回收到热循环回收系统，蒸汽冷却形成冷凝水并从锥壶外壳底部的流体出口排出。低温高压蒸汽的温度一般在200℃以下，一般在180℃左右，其作用是将高温能量转化为压力能量同时增加能量传递介质的质量，其好处包括：可降低保温难度；降低后续热回收难度，使热能量回收率可以较易达到90％以上；使总能量中势能的比例大幅提升，而温度能量的比例大幅下降，最终导致后续总能量转化为机械能的比例大幅提升。该系统在将海水蒸馏成可饮用水的同时，能量以低温高压蒸汽的形式输出，将大大提高非余热能量转化为机械能的效率，该机械能可转化成电能进行储存，还能降低对余热回收的难度。

15、2、低温高压蒸汽进入锥壶外壳内后，顺着汽轮叶向壶心运动并在导流扇叶引流作用下落入壶中。被降温的蒸汽变成冷凝水+蒸汽形态在壶中高速向下旋转，同时聚向壶中轴，冷凝水与蒸汽剩余势能绝大部分被以减旋肋板为主的壶体吸收变为机械能，并最终转化为发电机产生的电能，进一步提高能量回收效率。

16、3、冷凝水与蒸汽落入锥壶的下层壶体内，蒸汽的能量被冷帽回收到热循环回收系统，最终低温高压蒸汽变成能量极低的冷气和冷凝水在壶底的流体出口排出，可处理成饮用水。冷凝水与蒸汽部分余热被冷芯吸收，冷芯将较低温度的高压气流送入蒸馏压力炉的压力罐体内并对蒸馏压力炉内的高温蒸汽进行降温，形成低温高压蒸汽，该低温高压蒸汽再从低温高压蒸汽入口进入环喷管内循环再用。

17、4、环喷管的喷嘴数量为多个，可让汽轮叶受力更均匀。

18、5、导流扇叶的作用是防止蒸汽从壶顶溢出，使气流方向受控。

19、6、锥壶外壳的外壁设有锥壶保温壳，尽可能防止能量泄露。压力罐体的保温壳防止热能散失，热逃逸能量控制在0.5％以内。

20、7、减旋翼板的作用是为了收集冷凝水最后的势能。

21、8、海水淡化系统制成冷凝水后，冷凝水可通过制氢及压缩存储装置制氢、制氧并储存。氢气和氧气可通过专用运输船舶运回陆地使用。

22、通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。