碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，包括：绝热储罐

【技术实现步骤摘要】
碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统


[0001]本专利技术涉及碱性电解水制氢
，尤其涉及一种碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统
。

技术介绍

[0002]碱性电解水制氢系统由水电解气液分离系统和氢气纯化系统构成
。
[0003]其中，水电解气液分离系统的工作过程为：水在碱性电解槽中被解析成氢气和氧气，氢气从碱性电解槽的两端压板的气道孔被引出后与夹带的碱液一起进入到氢分离器中，氢分离器利用气
、
液两相的重力差把氢气与碱液分离开来，氢气往上升
、
从氢分离器的顶部流出后进入洗涤器，通过洗涤器内的原料水洗涤后进入列管式冷却器，冷却后的氢气进入气水分离器中进行气液分离，分离水后的氢气经调节阀调节后送至氢气纯化系统
。
[0004]由于碱性电解水制氢系统所需电的来源绝大部分依赖于风光发电，风光发电极易因缺风缺光问题而导致断电，因而水电解气液分离系统经常面临停机后二次启动问题
。
在水电解气液分离系统刚开始启动时，碱性电解槽是冷机启动，大概需要耗时
120
分钟左右才能将碱性电解槽中的碱液的温度升至正常工作温度
85℃
以上
。
在这个过程中，大量的电能被白白浪费掉，以
1000Nm3
的碱性电解槽为例，冷机开机启动碱性电解槽，需要消耗大约
2.5mw
的电能，才能将碱液的温升至
60℃
以上，在此条件下经水电解气液分离系统后的氢中氧才能达到进纯化系统的标准
。
[0005]其中，氢气纯化系统的工作过程为：从水电解气液分离系统输出的氢气可以在进入脱氧塔前先温度加热至
150℃
左右，然后再进入脱氧塔中，也可以直接在脱氧塔中设置加热设备使进入脱氧塔中的氢气温度被加热至
150℃
左右
。
在脱氧塔中，氧原子和氢原子经催化剂作用生成水，氧气被去除，生成的水被氢气带出脱氧塔，进入冷凝器，经冷凝器冷凝后随氢气进入脱氧后分离器，液态水在脱氧后分离器内被滤除并经排水阀排出系统，含有饱和水蒸气的氢气则进入干燥塔，气态水在干燥塔中被分子筛吸附，高纯度的氢气流出干燥塔，再经氢气过滤器滤尘后进入储气罐
。
[0006]从水电解气液分离系统输出的氢气在进入氢气纯化系统中的脱氧塔中去除氧的过程中，氢气的温度为
150℃
左右，在脱除氧后的氢气进入冷凝器中，由冷凝器的冷却循环水带走多余的热量，这部分的热量被白白浪费掉
。
[0007]含有饱和水蒸气的氢气则进入干燥塔，气态水在干燥塔中被分子筛吸附，高纯度的氢气流出干燥塔，再经氢气过滤器滤尘后进入储气罐
。
在此过程中，干燥塔中的分子筛当吸附剂工作一段时间后就会因吸附量达接近饱和而失去继续工作的能力， 这时必须对干燥剂进行再生方可继续循环使用
。

技术实现思路

[0008]本专利技术所需解决的技术问题是：提供一种节约资源
、
降低成本的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统
。
该系统使碱性电解水制氢系统能更好地与风光电耦
合，提升碱性电解槽的动态性能
。
[0009]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：所述的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，包括：绝热储罐
、
第一换热器
、
第二换热器和导热油主泵；第一换热器中的二条换热通道为：第一换热通道和第二换热通道，第一换热通道的两端连接口为第一连接口和第二连接口，第二换热通道的两端连接口为第三连接口和第四连接口；第二换热器中的二条换热通道为：第三换热通道和第四换热通道，第三换热通道的两端连接口为第五连接口和第六连接口，第四换热通道的两端连接口为第七连接口和第八连接口；水电解气液分离系统中的各碱性电解槽的碱液出管汇集后通过第一循环管路与第一连接口连接，第二连接口通过第二循环管路与水电解气液分离系统中的各碱性电解槽的碱液进口管连通，在第一循环管路上或第二循环管路上设置有电解槽碱液循环主泵；绝热储罐的出油口通过第三循环管路与导热油主泵的进口连通，导热油主泵的出口通过第四循环管路与第一三通阀的第一接口连接，第一三通阀的第二接口通过第五循环管路与第三连接口连接，第四连接口通过第六循环管路与绝热储罐的进油口连接，第一三通阀的第三接口通过第七循环管路与第五连接口连通，第六连接口通过第八循环管路与绝热储罐的进油口连接；氢气纯化系统中的脱氧塔的氢气出口通过第一连接管路与第二三通阀的第一接口连接，第二三通阀的第二接口通过第二连接管路与冷凝器的氢气进口连接，第二三通阀的第三接口通过第一引出循环管路与第七连接口连通，在第二连接管路上设置有第二引出循环管路，第二引出循环管路与第八连接口连通
。
[0010]本方案中还设置有电解槽碱液循环备用泵已备不时之需，当电解槽碱液循环主泵出现故障等问题无法正常使用时，电解槽碱液循环备用泵可以替代电解槽碱液循环主泵进行工作
。
电解槽碱液循环备用泵的进口通过第一备用连接管与电解槽碱液循环主泵的进口处连接的第一循环管路或第二循环管路连接，电解槽碱液循环备用泵的出口通过第二备用连接管与电解槽碱液循环主泵的出口处连接的第一循环管路或第二循环管路连接
。
[0011]同样，本方案中还设置有导热油备用泵已备不时之需，当导热油主泵出现故障等问题无法正常使用时，导热油备用泵可以替代导热油主泵进行工作
。
导热油备用泵通过第三备用连接管与导热油主泵的进口处的第三循环管路连接，导热油备用泵通过第四备用连接管与导热油主泵的出口处的第四循环管路连接
。
[0012]进一步地，前述的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，其中，氢气纯化系统中的干燥塔由第一干燥塔
、
第二干燥塔和第三干燥塔构成；第一干燥塔的两端连接口分别为：第一开口和第二开口，第二干燥塔的两端连接口分别为第三开口和第四开口，第三干燥塔的两端连接口分别为第五开口和第六开口；冷凝器的的氢气出口分别与第一管道和第二管道连接，第一管道连接于脱氧后分离器的氢气进口上，第二管道连接于再生分离器的氢气进口上；脱氧后分离器的氢气出口通过第三管道与第一四通阀的第一接口连接，第一四通阀的第二接口通过第四管道与第二四通阀的第二接口连接，在第四管道上设置有第一分支管道，第一分支管道连接于第一连接管道上；第一四通阀的第三接口通过第五管道与第二四通阀的第一接口连接，在第五管道上设置有第二分支管道和第三分支管道，第二分支管道与冷凝器的氢气进口连接，第三分支管道与第二干燥塔的第三开口连接；第一四通阀的第四接口通过第六管道与第一干燥塔的第一开口连接，在第六通道上设置有第四分支管道和第五分支管道，第四分支管道与
第二四通阀的第四接口连接，第五分支管道与再生分离器的氢气出口连接；第二四通阀的第三接口通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，碱性电解水制氢系统由水电解气液分离系统和氢气纯化系统构成；其特征在于：包括：绝热储罐
、
第一换热器
、
第二换热器和导热油主泵；第一换热器中的二条换热通道为：第一换热通道和第二换热通道，第一换热通道的两端连接口为第一连接口和第二连接口，第二换热通道的两端连接口为第三连接口和第四连接口；第二换热器中的二条换热通道为：第三换热通道和第四换热通道，第三换热通道的两端连接口为第五连接口和第六连接口，第四换热通道的两端连接口为第七连接口和第八连接口；水电解气液分离系统中的各碱性电解槽的碱液出管汇集后通过第一循环管路与第一连接口连接，第二连接口通过第二循环管路与水电解气液分离系统中的各碱性电解槽的碱液进口管连通，在第一循环管路上或第二循环管路上设置有电解槽碱液循环主泵；绝热储罐的出油口通过第三循环管路与导热油主泵的进口连通，导热油主泵的出口通过第四循环管路与第一三通阀的第一接口连接，第一三通阀的第二接口通过第五循环管路与第三连接口连接，第四连接口通过第六循环管路与绝热储罐的进油口连接，第一三通阀的第三接口通过第七循环管路与第五连接口连通，第六连接口通过第八循环管路与绝热储罐的进油口连接；氢气纯化系统中的脱氧塔的氢气出口通过第一连接管路与第二三通阀的第一接口连接，第二三通阀的第二接口通过第二连接管路与冷凝器的氢气进口连接，第二三通阀的第三接口通过第一引出循环管路与第七连接口连通，在第二连接管路上设置有第二引出循环管路，第二引出循环管路与第八连接口连通
。2.
根据权利要求1所述的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，其特征在于：还设置有电解槽碱液循环备用泵，电解槽碱液循环备用泵的进口通过第一备用连接管与电解槽碱液循环主泵的进口处连接的第一循环管路或第二循环管路连接，电解槽碱液循环备用泵的出口通过第二备用连接管与电解槽碱液循环主泵的出口处连接的第一循环管路或第二循环管路连接
。3.
根据权利要求1或2所述的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，其特征在于：还设置有导热油备用泵，导热油备用泵通过第三备用连接管与导热油主泵的进口处的第三循环管路连接，导热油备用泵通过第四备用连接管与导热油主泵的出口处的第四循环管路连接
。4.
根据权利要求1所述的碱性电解水制氢系统中的氢气纯化系统余热回收系统，其特征在于：氢气纯化系统中的干燥塔由第一干燥塔
、
第二干燥塔和第三干燥塔构成；第一干燥塔的两端连接口分别为：第一开口和第二开口，第二干燥塔的两端连接口分别为第三开口和第四开口，第三干燥塔的两端连接口分别为第五开口和第六开口；冷凝器的的氢气出口分别与第一管道和第二管道连接，第一管道连接于脱氧后分离器的氢气进口上，第二管道连接于再生分离器的氢气进口上；脱氧后分离器的氢气出口通过第三管道与第一四通阀的第一接口连接，第一四通阀的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝，刘振洁，府根明，苏红艳，朱自政，邹宏伟，王国荣，
申请(专利权)人：张家港氢云新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：