一种具有自动调节能力的氢气纯化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种具有自动调节能力的氢气纯化系统，包括：循环纯化系统和循环纯化控制系统。所述循环纯化系统包括：输入总管、输出总管以及连接在输入总管、输出总管之间的至少3组氢纯化装置组。每组所述氢纯化装置组均包括依次连接的：第三分离器、第二冷却器、吸附塔，其中第三分离器入口端通过第一循环管线控制系统与输入总管连通，吸附塔的出口端通过第二循环管线控制系统与输出总管连通。所述循环纯化控制系统包括：信号连接模块和分析控制模块。所述分析控制模块经过再生分析，基于再生分析结果，通过信号连接模块控制第一循环管线控制系统和第二循环管线控制系统。控制系统和第二循环管线控制系统。控制系统和第二循环管线控制系统。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动调节能力的氢气纯化系统


[0001]本专利技术属于电解水制氢
，具体涉及一种具有自动调节能力的氢气纯化系统。

技术介绍

[0002]随着电解水制氢技术蓬勃发展，不少国家和地区都已将其列入中长期发展规划目标，而且该技术在应用示范等领域内逐渐凸显，是目前较为重要的战略资源技术。随着氢能技术的进一步发展及规模化集群效应影响，电解水制氢装备的大型化势在必行。
[0003]目前常见的碱性电解水制氢气液分离和纯化系统一般设有2套装置，其中一套装置进行气液分离和纯化时，另一套失去吸附能力转为再生，并进行如此循环往复，现有碱性电解水制氢气液分离和纯化系统存在以下不足之处：
[0004]1.现有系统主要针对一对多的使用环境，即每条产品线需要配置2套氢气净化装置进行循环工作，大产能下每一套氢气净化装置都需要工作很长时间，在规模化多对一形式下无法满足时序要求，也不利于后期的净化系统再生。
[0005]2.增加生产线或减少生产线都需要配套的增加或减少氢气净化装置，不利于产能的动态调控。
[0006]3.再生需要引入专门的再生气体，且再生后的气体未经处理无法达到产品气指标，只能直接放空，造成氢资源和热量浪费。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术存在的问题，本专利技术示例性的提供了一种具有自动调节能力的氢气纯化系统，包括：循环纯化系统和循环纯化控制系统。所述循环纯化系统包括：输入总管、输出总管以及连接在输入总管、输出总管之间的至少3组氢纯化装置组。每组所述氢纯化装置组均包括依次连接的：第三分离器、第二冷却器、吸附塔，其中第三分离器入口端通过第一循环管线控制系统与输入总管连通，吸附塔的出口端通过第二循环管线控制系统与输出总管连通。
[0008]所述第一循环管线控制系统包括：连接各第三分离器入口端和输入总管的输入分管，将各输入分管之间的相互连通的第一互通管组。所述输入分管在第一互通管组与输入总管之间的管道上设有第一电控开关阀，所述第一互通管组上设有控制连通关系的第二电控开关阀。
[0009]所述第二循环管线控制系统包括：连接吸附塔出口端和输出总管的输出分管。所述输出分管上设有第二电控三通阀，所述第二电控三通阀的入口端与吸附塔出口端连通，一个出口端与输出总管连通，另一个出口端与第三电控三通阀的入口端连通。所述第三电控三通阀的一个出口端与第一循环管连通，另一个出口端与第二循环管连通。所述第一循环管通过连接管与输出总管连通，所述连接管上设有第四电控开关阀。所述第二循环管与输出总管连通。
[0010]所述循环纯化控制系统包括：信号连接模块和分析控制模块。所述信号连接模块一端分别与第一电控开关阀、第二电控开关阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀、第四电控开关阀信号连接，另一端与分析控制模块信号连接。所述分析控制模块经过再生分析，基于再生分析结果，通过信号连接模块向第一电控开关阀、第二电控开关阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀、第四电控开关阀发送控制指令，使至少3组氢纯化装置组中的至少1组处于工作模式，其余组根据需要启动再生模式。
[0011]本专利技术示例性的提供了一种再生分析方法，包括：
[0012]S1.选取当前未处于工作模式的全部氢纯化装置组，将其中最近一次控制为再生模式的组别标记为组别C。选取当前处于工作模式的全部氢纯化装置组，标记为组别D。
[0013]S2.获取当前时间信息，在当前时间信息位于当前时间节点末尾预设时间段内时，将当前时间信息与下一阶段预设时间节点信息对比，判断下一阶段应启动工作模式的氢纯化装置组的数量，建立空白组别A，以及应启动再生模式的氢纯化装置组的数量，建立空白组别B。空白组别A中的氢纯化装置组数量≤空白组别B中的氢纯化装置组数量，且空白组别A和空白组别B中的氢纯化装置组数量之和，小于氢纯化装置组总数量X。
[0014]S3.从组别C中选取氢纯化装置组填充空白组别A得到工作控制组F。从组别D中选取氢纯化装置组填充空白组别B得到再生控制组G。
[0015]S4.选取至少1组不是工作控制组F、再生控制组G、组别D中的氢纯化装置组作为再生气纯化组H。
[0016]S5.根据工作控制组F、再生控制组G和再生气纯化组H，形成对第一循环管线控制系统和第二循环管线控制系统中各电控阀门的控制指令集，该控制指令集为所述再生分析结果。
[0017]其中，工作控制组F的氢纯化装置组为所述工作模式的氢纯化装置组，此时上游氢气从输入总管接入，经过第三分离器进行氢气氧气的分离处理、第二冷却器进行冷却处理、吸附塔进行吸附氧气处理，得到高纯度的产品气。再生控制组G的氢纯化装置组为所述再生模式的氢纯化装置组，此时产品气从第二循环管线控制系统接入后依次经过吸附塔、第二冷却器、第三分离器，对吸附塔进行再生。再生气纯化组H的氢纯化装置组为所述再生纯化模式的氢纯化装置组，此时经过吸附塔再生的产品气依次通过第三分离器、第二冷却器、吸附塔对再生气进行纯化处理后输送至输出总管。
[0018]本专利技术示例性的在输入总管与气液分离系统的氢气出口端之间，沿气体流动方向，依次设有：第一分离器、脱氧塔、第一冷却器、第二分离器。
[0019]本专利技术示例性的在输出总管上安装有氢气浓度检测仪，所述输出总管末端与第一电控三通阀的输入端连通，所述第一电控三通阀的一个出口端与合格产品气管连通，另一个出口端与不合格产品气排放管连通。所述氢气浓度检测仪的信号输出端与第一电控三通阀的控制端信号连接。
[0020]本专利技术示例性的提供了一种下一阶段预设时间节点信息，包括：时间段信息T
n
和应启动工作模式的氢纯化装置组的数量信息K
n
，其中：
[0021]T
n
的起始时间点为当前预设时间节点T
n
‑1的最终时间点，T
n
的时长L
n
满足：L
n
＝(ΣQ
m
)/J
n
，J
n
为当前输入循环纯化系统的氢气流量，Q
m
为编号为m的氢纯化装置组纯化工作时的预设最大处理量，Q
m
对应的氢纯化装置组取自组别C且Q
m
对应的氢纯化装置组数量为K
n
。
[0022]K
n
为正整数且1≤K
n
≤N，其中N为可启动工作模式的氢纯化装置组的最大数量，且N＜(1/2)*X。
.
[0023]本专利技术示例性的提供了一种第一电控开关阀，为：电控流量控制阀。该电控流量控制阀根据对应组第三分离器、第二冷却器、吸附塔的预设处理流量要求，控制输入第三分离器、第二冷却器、吸附塔的气流流量。
[0024]本专利技术示例性的提供了一种K
n
的确定方法，包括：
[0025](1)K
n
首先预取值K
n
‑1，K
n
为下一阶段预设时间节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，包括：循环纯化系统和循环纯化控制系统；所述循环纯化系统包括：输入总管(24)、输出总管(25)以及连接在输入总管(24)、输出总管(25)之间的至少3组氢纯化装置组；每组所述氢纯化装置组均包括依次连接的：第三分离器(7)、第二冷却器(6)、吸附塔(5)，其中第三分离器(7)入口端通过第一循环管线控制系统与输入总管(24)连通，吸附塔(5)的出口端通过第二循环管线控制系统与输出总管(25)连通；所述第一循环管线控制系统包括：连接各第三分离器(7)入口端和输入总管(24)的输入分管(29)，将各输入分管(29)之间的相互连通的第一互通管组(30)；所述输入分管(29)在第一互通管组(30)与输入总管(24)之间的管道上设有第一电控开关阀，所述第一互通管组(30)上设有控制连通关系的第二电控开关阀；所述第二循环管线控制系统包括：连接吸附塔(5)出口端和输出总管(25)的输出分管(31)；所述输出分管(31)上设有第二电控三通阀，所述第二电控三通阀的入口端与吸附塔(5)出口端连通，一个出口端与输出总管(25)连通，另一个出口端与第三电控三通阀的入口端连通；所述第三电控三通阀的一个出口端与第一循环管(32)连通，另一个出口端与第二循环管(33)连通；所述第一循环管(32)通过连接管(10)与输出总管(25)连通，所述连接管(10)上设有第四电控开关阀(9)；所述第二循环管(33)与输出总管(25)连通；所述循环纯化控制系统包括：信号连接模块和分析控制模块；所述信号连接模块一端分别与第一电控开关阀、第二电控开关阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀、第四电控开关阀(9)信号连接，另一端与分析控制模块信号连接；所述分析控制模块经过再生分析，基于再生分析结果，通过信号连接模块向第一电控开关阀、第二电控开关阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀、第四电控开关阀(9)发送控制指令，使至少3组氢纯化装置组中的至少1组处于工作模式，其余组根据需要启动再生模式。2.根据权利要求1所述具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，所述输入总管(24)与气液分离系统的氢气出口端之间，沿气体流动方向，依次设有：第一分离器(1)、脱氧塔(2)、第一冷却器(3)、第二分离器(4)。3.根据权利要求1所述具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，所述输出总管(25)上安装有氢气浓度检测仪，所述输出总管(25)末端与第一电控三通阀(20)的输入端连通，所述第一电控三通阀(20)的一个出口端与合格产品气管连通，另一个出口端与不合格产品气排放管连通；所述氢气浓度检测仪的信号输出端与第一电控三通阀(20)的控制端信号连接。4.根据权利要求1所述具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，所述再生分析包括：S1.选取当前未处于工作模式的全部氢纯化装置组，将其中最近一次控制为再生模式的组别标记为组别C；选取当前处于工作模式的全部氢纯化装置组，标记为组别D；S2.获取当前时间信息，在当前时间信息位于当前时间节点末尾预设时间段内时，将当前时间信息与下一阶段预设时间节点信息对比，判断下一阶段应启动工作模式的氢纯化装置组的数量，建立空白组别A，以及应启动再生模式的氢纯化装置组的数量，建立空白组别B；空白组别A中的氢纯化装置组数量≤空白组别B中的氢纯化装置组数量，且空白组别A和空白组别B中的氢纯化装置组数量之和，小于氢纯化装置组总数量X；
S3.从组别C中选取氢纯化装置组填充空白组别A得到工作控制组F；从组别D中选取氢纯化装置组填充空白组别B得到再生控制组G；S4.选取至少1组不是工作控制组F、再生控制组G、组别D中的氢纯化装置组作为再生气纯化组H；S5.根据工作控制组F、再生控制组G和再生气纯化组H，形成对第一循环管线控制系统和第二循环管线控制系统中各电控阀门的控制指令集，该控制指令集为所述再生分析结果。5.根据权利要求4所述具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，所述下一阶段预设时间节点信息包括：时间段信息T
n
和应启动工作模式的氢纯化装置组的数量信息K
n
，其中：T
n
的起始时间点为当前预设时间节点T
n
‑1的最终时间点，T
n
的时长L
n
满足：L
n
＝(ΣQ
m
)/J
n
，J
n
为当前输入循环纯化系统的氢气流量，Q
m
为编号为m的氢纯化装置组纯化工作时的预设最大处理量，Q
m
对应的氢纯化装置组取自组别C且Q
m
对应的氢纯化装置组数量为K
n
；K
n
为正整数且1≤K
n
≤N，其中N为可启动工作模式的氢纯化装置组的最大数量，且N＜(1/2)*X。
.
6.根据权利要求5所述具有自动调节能力的氢气纯化系统，其特征在于，K
n
通过下述方法确定：(1)K
n
首先预取值K
n
‑1，K

【专利技术属性】
技术研发人员：代凯峰，齐志新，陈明轩，桂本，李冬芳，罗宵，王乾，
申请(专利权)人：三峡科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：