一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置的制作方法

本技术属于氯碱富氢尾气氢能高效利用领域，具体来说是涉及一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，适用于氯碱化工富氢尾气燃料电池发电系统。

背景技术：

1、目前，我国氯碱行业富氢尾气年产量在80万吨左右，尾气回用方向目前主要有合成盐酸、工业锅炉燃烧、氢燃料电池发电等。其中氢气燃料电池发电应用方案由于氢源成本较低具有广阔的发展前景，但是受到氢燃料电池自身技术壁垒的制约，氢燃料电池发电效率仅有50%左右，其余大量能量以废热的形式浪费，导致目前氯碱行业富氢尾气燃料电池发电应用技术能源利用效率低。目前氯碱化工生产车间的电解盐水和一次盐水配水需要加热至60℃，通常采用蒸汽加热方式。

2、目前氯碱富氢尾气燃料电池发电系统须配套设置冷却水系统，排出电池运行废热以维持燃料电池处于最佳工作温度，而氯碱化工车间须配套设置加热系统，加热电解盐水及一次盐水配水，造成资源的浪费。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：针对，氢燃料电池发电效率低的问题，设计一种氢燃料电池运行废热回收用于加热氯碱工艺电解盐水系统，取消氢燃料电池冷却水系统和氯碱电解段盐水预加热系统。

2、为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，包括氯碱电解槽，氯碱电解槽输出的尾气进入富氢尾气纯化装置，富氢尾气纯化装置的输出端连接氢燃料电池；氢燃料电池输出的dc电流输出至用电终端，而氢燃料电池输出的冷却水进入换热单元，冷却水在氢燃料电池与换热单元之间循环，换热单位的输出端连接盐液配制系统，盐液配制系统的输出端连接氯碱电解槽。

4、氢燃料电池由若干个燃料电池集装箱组成，每个燃料电池集装箱均配置有小型换热机组；每个燃料电池集装箱输出80°冷却水至冷却水出水管，冷却水出水管连接水泵，水泵将80°冷却水泵入换热单元，经过换热单元的换热，将冷却后的65°冷却水输出，经冷却水回水管再进入小型换热机组；另一方面，换热单元的输入端连接预热前盐水，进入换热单元后被加热，输出预热后盐水，预热后盐水进入盐液配制系统。

5、在冷却水出水管和冷却水回水管上均设置有在线纯度湿度测量装置，在线纯度湿度测量装置与燃料电池发电dcs系统通信连接；所述的在线纯度湿度测量装置包括压力检测计、湿度检测计和流量计。

6、换热单元为板式换热器。

7、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：实现了氢气燃料电池工艺段副产热量用于氯碱电解盐水加热系统的高效热量回用；燃料电池副产品60℃纯水回收用于电解盐液的配置；燃料电池能源利用效率由50%提升至80%以上；系统整体运行经济性大幅提升。

技术特征：

1.一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，其特征在于：包括氯碱电解槽（1），氯碱电解槽（1）输出的尾气进入富氢尾气纯化装置（3），富氢尾气纯化装置（3）的输出端连接氢燃料电池（4）；氢燃料电池（4）输出的dc电流输出至用电终端，而氢燃料电池（4）输出的冷却水进入换热单元（5），冷却水在氢燃料电池（4）与换热单元（5）之间循环，换热单元（5）的输出端连接盐液配制系统（2），盐液配制系统（2）的输出端连接氯碱电解槽（1）。

2.根据权利要求1所述的一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，其特征在于：氢燃料电池（4）由若干个燃料电池集装箱（41）组成，每个燃料电池集装箱（41）均配置有小型换热机组；每个燃料电池集装箱（41）输出80°冷却水至冷却水出水管（42），冷却水出水管（42）连接水泵（43），水泵（43）将80°冷却水泵入换热单元（5），经过换热单元（5）的换热，将冷却后的65°冷却水输出，经冷却水回水管（44）再进入小型换热机组；另一方面，换热单元（5）的输入端连接预热前盐水，进入换热单元（5）后被加热，输出预热后盐水，预热后盐水进入盐液配制系统（2）。

3.根据权利要求2所述的一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，其特征在于：在冷却水出水管（42）和冷却水回水管（44）上均设置有在线纯度湿度测量装置，在线纯度湿度测量装置与燃料电池发电dcs系统通信连接；所述的在线纯度湿度测量装置包括压力检测计、湿度检测计和流量计。

4.根据权利要求1所述的一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，其特征在于：换热单元（5）为板式换热器。

技术总结
一种氯碱工业富氢尾气燃料电池发电系统余热回用装置，包括氯碱电解槽，氯碱电解槽输出的尾气进入富氢尾气纯化装置，富氢尾气纯化装置的输出端连接氢燃料电池；氢燃料电池输出的DC电流输出至用电终端，而氢燃料电池输出的冷却水进入换热单元，冷却水在氢燃料电池与换热单元之间循环，换热单位的输出端连接盐液配制系统，盐液配制系统的输出端连接氯碱电解槽。本技术实现了氢气燃料电池工艺段副产热量用于氯碱电解盐水加热系统的高效热量回用；燃料电池副产品60℃纯水回收用于电解盐液的配置；燃料电池能源利用效率由50%提升至80%以上；系统整体运行经济性大幅提升。

技术研发人员：田晓锋,苏敏,芮瑞,程贺,李钊,丁业,李玉磊,程祖田
受保护的技术使用者：中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司
技术研发日：20230818
技术公布日：2024/3/24