[实用新型]双电源互补型食盐水电解槽供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种为氯碱化工中的电解食盐水提供一种以风电为主市电为辅的双电源互补型供电装置，属于供电或配电领域。

背景技术

风能是人类最早利用的最廉价、最方便、最清洁的一种可再生的绿色能源，将风能转变为电能的风力发电已越来越受到世界各国的重视，在风力资源丰富的风场安装大功率风力发电机的技术和设备已基本成熟，目前对大规模风电的使用主要靠与市电并网后再输送给用户使用，因风速波动太大等原因会使风电频率等参数变化很大，即使采取包括降低发电效率等各种措施，但由于技术条件的限制以及电网稳定性的要求，风电在电网中所占比重往往限制在5％之内，大规模风电场已因并网制约而使发展受限，这就迫切需要为其寻找更适合使用大规模风电的有效途径，才能进一步促进风电事业的迅速发展。

另一方面，氯碱工业中的食盐水电解槽需要消耗大量的电能，按照目前国内常用的离子膜法制碱工艺和生产水平，每生产一吨氢氧化钠约耗电2500千瓦时，一个年产4×20万吨氯碱基地的用电量为：4×20万吨×2500千瓦时/吨＝20亿千瓦时。可见，氯碱化工生产时的耗电量实在可观，但也不能取消生产。而这些电能目前还由电网提供，使电网在缺电的情况下还得背着这种耗电大户。

发明内容

本实用新型的目的是要克服人们对大规模风电的使用主要靠与市电并网后再输送给用户使用的偏见，寻找出能直接使用大规模风电的高耗能产业，特别是为食盐水电解槽设计一种结构简单合理的尽量少用市电而多用风电的双电源互补型食盐水电解槽供电装置。

经过多年研究，发现氯碱工业中电解食盐水的制碱、氯气和氢气的电解槽，目前工业生产上离子膜电解的槽电压一般是3.2-3.8V直流电，由于离子膜工艺技术的不断改进，电解槽管理的不断完善，能迅速适应一定范围内的电流变化，例如调研的一家氯碱企业的电解槽用Nafion NX-90209膜经过20个月的试验，以一天为循环周期，白天(8:00～22:00时)在1.9kA/m2下操作，夜间(22:00～8:00时)在3～3.5kA/m2运行，其阴极电流效率能稳定在96％以上。经过多年的实践，电解槽运行电流密度在1.5～4.0kA/m2波动下对电流效率影响不大。所以，直接使用大规模风电为高耗能产业中的食盐水电解槽提供工作电源是一种极佳选择。为了在风速波动大而使风电电压太低的情况下不影响正常生产，最好使用电网市电为辅助电源联合供电，其结构主要由两套调压整流器组成，所述两套调压整流器的输入端分别与风电和市电连接，两套调压整流器的输出端均与食盐水电解槽的两个电极连接。所述调压整流器包括风电调压器，风电整流器，市电调压器，市电整流器，其中，风电调压器的输入端与风力发电机输出电源连接，风电调压器的输出端与风电整流器的输入端连接，风电整流器的输出端与电解槽两个电极连接，市电调压器的输入端与市电电源连接，市电调压器的输出端与市电整流器的输入端连接，市电整流器的输出端也与电解槽的两个电极连接。

本实用新型能为食盐水电解槽提供了一种结构简单合理的尽量少用市电而多用风电的供电装置，能巧妙地避开风电与市电并网供电的不足之处，可以为市电电网减轻了沉重的负担，又为大规模风电寻找到合适的用电大户，能为迅速发展大规模风电提供市场，还为发展氯碱化工提供了清洁廉价并可再生的能源，具有巨大的经济效益和社会效益。

本实用新型将通过下述实施例作进一步的非限制性的说明和解释。

附图说明

附图是本发明的以风电为主市电为辅联合为食盐水电解槽供电的模拟实验的结构示意图。

具体实施方式

参见附图，图中的1是风电调压器，2是风电整流器，3是食盐水电解槽，4是市电调压器，5是市电整流器，A是电流表，V是电压表，图中的电解槽是单个电解槽，图中的风电调压器1的输入端与风力发电机输出端连接，风电调压器1的输出端与风电整流器2的输入端连接，风电整流器2的输出端与电解槽3两个电极连接，市电调压器4的输入端与市电连接，市电调压器4的输出端与市电整流器5的输入端连接，市电整流器5的输出端也与电解槽3的两个电极连接。虽然两路电源输出均与负载3连接，但因是整流后的直流电压，都有整流二极管接在其中，使电流只能正向流动而反向截止，调整时可将市电输出电压调整到比风电输出电压低0.2V(单槽)左右。正常工作时，因风电整流器输出电压比市电整流器输出电压高，使市电整流器5反向截止不用电网市电而只用风电；只有当风电整流器输出电压低于市电整流器输出电压后能自动使用电网市电补充供电或继续供电，自动实现了以风电为主市电为辅的供电方式。对于多个电解槽并联使用时，可增加工作电流，如多个电解槽串联使用时，可提高工作电压。本实用新型的供电装置可以为市电电网减轻了沉重的负担，又为大规模风电寻找到合适的高耗能产业，为迅速发展大规模风电提供市场，还为发展高耗能产业提供了清洁廉价的可再生能源。