一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统及控制方法与流程

1.本发明属于新能源技术领域，涉及一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统及控制方法，能够降低光伏板表面温度，提高其光电转换效率，同时，能够深度回收烟气中的热量和水分，冷凝水用于太阳能制取氢气和氧气。


背景技术：

2.光伏技术是太阳能利用研究的热点之一。研究显示，光伏电池的光电转换效率为6％～19％，剩余能量主要以热的形式聚集在电池板中，致使电池运行温度升高，进而对光伏系统造成影响。一方面，电池运行温度的升高，导致光电转化效率的降低，电池温度每升高1℃，光电转换效率下降0.4％～0.5％；另一方面，高温将加速电池光诱导率的降解，对其造成永久性的结构损伤。因此，光伏板的运行温度必须予以控制。相关研究表明，采用光伏板冷却技术可使光伏系统的输出功率增加4％～10％。
3.此外，随着我国能源转型升级的不断发展，余热资源利用受到广泛应用。烟气余热包括显热和潜热，目前，大多数锅炉均配套节能装置，烟气显热得到充分利用，但烟气潜热未有利用。而烟气潜热约占燃料低位发热量的11％，回收烟气潜热不仅可以大幅提高机组热效率，还可回收烟气水分，具有显著的经济和环保效益。目前，烟气冷凝水经处理后主要用于锅炉补水、脱硫塔补水或者直接排放，造成水资源的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统及控制方法，该系统能够降低光伏板表面温度，提高其光电转换效率，同时，能够深度回收烟气中的热量和水分，冷凝水用于太阳能制取氢气和氧气，实现能源综合高效循环利用。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统，包括烟气侧依次连通的锅炉1、烟气冷凝器2和烟囱3，设置在烟气冷凝器2出口的烟温热电阻28，与烟气冷凝器2的循环介质侧依次连通的压缩机4、板式换热器5和节流阀6，与板式换热器5的水侧依次连通的给水进口阀7、调节阀11和给水出口阀8；还包括热网回水阀9和热网出水阀10，其中，热网回水阀9的出口连接于给水进口阀7和调节阀11之间的管道，热网出水阀10的入口连接于板式换热器5出口和给水出口阀8之间的管道；还包括冷凝水侧依次连通的水箱14、冷凝水泵15、水处理箱16、净化水泵18和电解装置19，其中水箱14的进水口与烟气冷凝器2的冷凝水出口连通；还包括位于水处理箱16出口的水质监测装置17；还包括与水处理箱16连通的加药装置20和变频加药泵21；还包括光伏装置22、设置在光伏装置22内的盘管23和与光伏装置22连接的热电阻24；还包括与光伏装置22连接的储能装置25，储能装置25输出侧连接于电解装置19；还包括分别与盘管23的水侧进口、出口连通的冷却水进口阀12和冷却水出口阀13，其中，冷却水进口阀12的进口连接于调节阀11的进口，冷却水出口阀13的出口连接于调节阀11的出
口；还包括与电解装置19出氢气口连通的氢气储瓶26，与电解装置19出氧气口连通的氧气储瓶27。
7.所述锅炉1指燃气锅炉或燃气轮机或燃煤锅炉或燃油锅炉。
8.所述烟气冷凝器2的换热形式为喷淋塔式换热或板式换热或管式换热。
9.所述调节阀11采用电动调节或气动调节，跟踪热电阻24的温度值。
10.所述水箱14采用耐腐蚀材质制作。
11.所述的一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统的控制方法，压缩机4的功率由烟气冷凝器2出口的烟温热电阻28自动控制，当烟温热电阻28反馈值高于设定值时，增大压缩机4的功率，直至烟温热电阻28反馈值达到设定值；当烟温热电阻28反馈值低于设定值时，减小压缩机4的功率，直至烟温热电阻28反馈值达到设定值，达到调节冷凝水量的目的；冷凝水在水处理箱16中净化处理，其水质由水质监测装置17监控，当水质指标高于设定值时，升高变频加药泵21的频率，增加药剂量，直至水质指标达到设定值；当水质指标低于设定值时，降低变频加药泵21的频率，减少药剂量，直至水质指标达到设定值；当光伏装置22的热电阻24的温度值高于设定值时，打开冷却水进口阀12和冷却水出口阀13，同时调节阀11的开度跟随热电阻24的温度值，当温度值高于设定值时，减小调节阀11的开度，增加流经光伏装置22的冷却水量，直至温度值达到设定值；当温度值低于设定值时，增大调节阀11的开度，减少流经光伏装置22的冷却水量，直至温度值达到设定值；当整个系统供热时，关闭给水进口阀7和给水出口阀8，打开热网回水阀9和热网出水阀10；当整个系统不供热时，关闭热网回水阀9和热网出水阀10，打开给水进口阀7和给水出口阀8。
12.本发明具有以下有益效果：
13.本发明所述的一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统及控制方法，由于光伏装置设置有盘管，采用锅炉给水作为冷却介质，并实时控制光伏装置表面温度，因此能够降低光伏板表面温度，提高其光电转换效率，同时，由于系统设置有烟气冷凝器，并利用热泵系统充分降低烟气温度，能够深度回收烟气中的热量和水分，冷凝水用于太阳能制取氢气和氧气，实现能源综合高效循环利用。
附图说明
14.图1为本发明的系统图，其中1为锅炉、2为烟气冷凝器、3为烟囱、4为压缩机、5为板式换热器、6为节流阀、7为给水进口阀、8为给水出口阀、9为热网回水阀、10为热网出水阀、11为调节阀、12为冷却水进口阀、13为冷却水出口阀、14为水箱、15为冷凝水泵、16为水处理箱、17为水质测量装置、18为净化水泵、19为电解装置、20为加药装置、21为变频加药泵、22为光伏装置、23为盘管、24为热电阻、25为储能装置、26为氢气储瓶、27为氧气储瓶、28为热电阻。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
16.一种太阳能制氢耦合烟气热质综合利用系统，包括烟气侧依次连通的锅炉1、烟气冷凝器2和烟囱3，设置在烟气冷凝器2出口的烟温热电阻28，与烟气冷凝器2的循环介质侧依次连通的压缩机4、板式换热器5和节流阀6，与板式换热器5的水侧依次连通的给水进口
阀7、调节阀11和给水出口阀8；还包括热网回水阀9和热网出水阀10，其中，热网回水阀9的出口连接于给水进口阀7和调节阀11之间的管道，热网出水阀10的入口连接于板式换热器5出口和给水出口阀8之间的管道；还包括冷凝水侧依次连通的水箱14、冷凝水泵15、水处理箱16、净化水泵18和电解装置19，其中水箱14的进水口与烟气冷凝器2的冷凝水出口连通；还包括位于水处理箱16出口的水质监测装置17；还包括与水处理箱16连通的加药装置20和变频加药泵21；还包括光伏装置22、盘管23和热电阻24；还包括与光伏装置22连接的储能装置25，储能装置25输出侧连接于电解装置19；还包括分别与盘管21的水侧进、出口连通的冷却水进口阀12和冷却水出口阀13，其中，冷却水进口阀12的进口连接于调节阀11的进口，冷却水出口阀13的出口连接于调节阀11的出口；还包括与电解装置19出氢气口连通的氢气储瓶26；还包括与电解装置19出氧气口连通的氧气储瓶27。
17.本发明的工作过程为：
18.压缩机4的功率由烟气冷凝器2出口的烟温热电阻28自动控制，当烟温热电阻28反馈值高于设定值时，增大压缩机4的功率，直至烟温热电阻28反馈值达到设定值；当烟温热电阻28反馈值低于设定值时，减小压缩机4的功率，直至烟温热电阻28反馈值达到设定值，达到调节冷凝水量的目的。冷凝水在水处理箱16中净化处理，其水质由水质监测装置17监控，当水质指标高于设定值时，升高变频加药泵21的频率，增加药剂量，直至水质指标达到设定值；当水质指标低于设定值时，降低变频加药泵21的频率，减少药剂量，直至水质指标达到设定值。当光伏装置22的热电阻24的温度值高于设定值时，打开冷却水进口阀12和冷却水出口阀13，同时调节阀11的开度跟随热电阻24的温度值，当温度值高于设定值时，减小调节阀11的开度，增加流经光伏装置22的冷却水量，直至温度值达到设定值；当温度值低于设定值时，增大调节阀11的开度，减少流经光伏装置22的冷却水量，直至温度值达到设定值。当整个系统供热时，关闭给水进口阀7和给水出口阀8，打开热网回水阀9和热网出水阀10；当整个系统不供热时，关闭热网回水阀9和热网出水阀10，打开给水进口阀7和给水出口阀8。