【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电解水制氢，具体而言，涉及一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统。
技术介绍
1、氢能已成为未来我国能源体系的重要组成部分，可再生能源制氢是未来主要发展方向，氢能广泛应用于储能、冶金、化工、交通等领域。现有可再生能源制氢原料氢气中一般采用变温吸附形式干燥氢气，为避免再生氢气损耗，一般采用3塔式吸附器循环吸附。
2、现有技术中大多数氢气干燥设备需连续供应原料氢气，以保证吸附器中的吸附剂可以连续进行高温脱附，至脱附彻底后进入下一吸附周期。吸附器中吸附剂脱附时对原料气的流量大小有一定要求，流量过小将导致脱附不彻底。在匹配可再生能源制氢时，一旦前端电源不稳定将导致原料氢气的制取产生间歇性或较大范围波动，原料氢气波动或中断将难以保证吸附器内部吸附剂能够彻底脱附，造成进入下一吸附周期后无法输出干燥氢气。并且现有技术中的吸附器大多为定时切换，匹配可再生能源制氢时，吸附器未吸附饱和就进行再生，一定程度上导致脱附阶段频繁加热脱附，造成能量损失。因此，需设计一种适用于间歇性和波动性的氢气干燥系统。
技术实现思路
1、本技术提供了一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，以减小加热脱附频率，降低能耗，并且保证脱附和干燥效果。
2、为了解决上述问题，本技术提供了一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，包括两个吸附器、预吸附器、氢气自循环装置、脱附加热器、脱附冷却器、脱附气水分离器和氢气流量计；其中，两个吸附器并联设置，两个吸附器交替进行吸附过程和脱附过程，吸附器的吸附流量随输入的
3、进一步地，两个吸附器分别为第一吸附器和第二吸附器，第一吸附器的入口通过第一吸附进气自动阀和原料氢入口连接，第一吸附器的入口通过依次设置的第一脱附出气自动阀、预吸附进气自动阀和预吸附器连接，第一吸附器的出口连接有用于排出氢气的第一吸附出气自动阀，第一吸附器的出口通过依次设置的第一脱附进气自动阀、第一预吸附出气自动阀，与氢气自循环装置、预吸附器连接；第二吸附器的入口通过第二吸附进气自动阀和原料氢入口连接，第二吸附器的入口通过依次设置的第二脱附出气自动阀、吸附器脱附出气自动切换阀和脱附冷却器连接，第二吸附器的出口连接有用于排出氢气的第二吸附出气自动阀，第二吸附器的出口通过依次设置的第二脱附进气自动阀、吸附器脱附进气自动切换阀与脱附加热器。
4、进一步地，一个预吸附进气自动阀可选择地与两个吸附器中的任一个连通，一个预吸附出气自动阀可选择地与两个吸附器中的任一个连通，一个吸附器脱附进气自动切换阀可选择地与两个吸附器中的任一个连通，一个吸附器脱附出气自动切换阀可选择地与两个吸附器中的任一个连通。
5、进一步地，第一吸附器的出口连接第一压力变送器，第二吸附器的出口连接第二压力变送器。
6、进一步地，预吸附器的入口通过预吸附进气自动切换阀和预吸附进气自动阀连接，预吸附器的入口通过脱附出气自动切换阀和脱附冷却器连接，预吸附器的出口通过脱附进气自动切换阀和外充压入口连接，预吸附器的出口通过预吸附出气自动切换阀和氢气自循环装置、预吸附出气自动阀连接。
7、进一步地，预吸附器的出口连接第三压力变送器。
8、进一步地，氢气自循环装置的入口与预吸附器或吸附器相连，氢气自循环装置包括多套自循环单元，在单套自循环单元的工作流量不满足脱附流量需求时由多套自循环单元并联运行。
9、进一步地，每套自循环单元包含依次连接的自循环入口关断阀、自循环设备、自循环出口止回阀和自循环出口关断阀。
10、进一步地，用于可再生能源制氢的氢气干燥系统还包括原料氢入口、产品氢出口、氢气放空口、冷却水出口、冷却水入口、排污口、外充压入口和集水器；其中，原料氢入口和吸附器的入口连接，产品氢出口通过产品氢自动阀和吸附器的出口连接，氢气放空口通过氢气放空自动阀和吸附器的出口连接，在吸附器连接至产品氢出口的管路上，设置有自力式压力调节阀、氢气流量计和氢气露点仪，冷却水入口、冷却水出口均和脱附冷却器连接，外充压入口通过外充压自动阀和吸附器、预吸附器连接，脱附气水分离器的液体出口通过液体出口自动阀和集水器的入口连接，集水器的出口通过排污自动阀和排污口连接。
11、进一步地，脱附过程包括充压阶段、脱附阶段、预吸附阶段、等待阶段和补压阶段，预吸附器的预吸附过程包括充压阶段、预吸附阶段、脱附阶段、补压阶段和等待阶段；两个吸附器分别为第一吸附器和第二吸附器，第一吸附器为吸附过程a1，则第二吸附器为脱附过程d，此为a1d；第二吸附器为吸附过程a2，则第一吸附器为脱附过程d，此为a2d；吸附器的充压阶段对应预吸附器的充压阶段，此为d1阶段；吸附器的脱附阶段对应预吸附器预的吸附阶段，此为d2阶段；吸附器的预吸附阶段对应预吸附器的脱附阶段，此为d3阶段；吸附器的补压阶段对应预吸附器的补压阶段，此为d4阶段；吸附器的等待阶段对应预吸附器的等待阶段，此为d5阶段；两个吸附器和预吸附器的工作状态组合分为a1d1、a1d2、a1d3、a1d4、a1d5、a2d1、a2d2、a2d3、a2d4、a2d5状态，由多个自动阀开关状态变化来实现各状态切换。
12、应用本技术的技术方案，提供了一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，包括两个吸附器、预吸附器、氢气自循环装置、脱附加热器、脱附冷却器、脱附气水分离器和氢气流量计；其中，两个吸附器并联设置，两个吸附器交替进行吸附过程和脱附过程，吸附器的吸附流量随输入的可再生能源的波动而变化，氢气流量计用于计量吸附器输出的氢气；预吸附器与其中一个吸附器串联，用于协助脱附过程；脱附过程通过氢气自循环装置循环预吸附器或吸附器内的氢气，并与吸附过程相互独立，吸附过程结束后直接输出干燥氢气；脱附加热器与氢气自循环装置的出口连接，以加热氢气自循环装置输出的氢气；脱附冷却器的进口连接吸附器或预吸附器，出口连接脱附气水分离器，用于冷凝脱附过程的氢气中夹带的水汽，并通过脱附气水分离器分离氢气和液态水，脱附气水分离器的氢气出口与吸附器或预吸附器连接。本方案中吸附过程和脱附过程相互独立，原料气进入吸附器内吸附完成后全部输出，脱附过程采用氢气自循环装置循环预吸附器或吸附器内的氢气实现氢气再生，有效解决原料氢气流量波动导致脱附中断导致的脱附不彻底的问题，特别地匹配间歇性和波动性可再生能源制氢。本方案创新性地优化设计，系统运行满足可再生能源制氢负荷0-100％要求。
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1.一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，包括两个吸附器、预吸附器(3)、氢气自循环装置(4)、脱附加热器(5)、脱附冷却器(6)、脱附气水分离器(7)和氢气流量计(92)；其中，两个所述吸附器并联设置，两个所述吸附器交替进行吸附过程和脱附过程，所述吸附器的吸附流量随输入的可再生能源的波动而变化，所述氢气流量计(92)用于计量所述吸附器输出的氢气；所述预吸附器(3)与其中一个所述吸附器串联，用于协助所述脱附过程；所述脱附过程通过所述氢气自循环装置(4)循环所述预吸附器(3)或所述吸附器内的氢气，并与所述吸附过程相互独立，所述吸附过程结束后直接输出干燥氢气；所述脱附加热器(5)与所述氢气自循环装置(4)的出口连接，以加热所述氢气自循环装置(4)输出的氢气；所述脱附冷却器(6)的进口连接所述吸附器或所述预吸附器(3)，出口连接所述脱附气水分离器(7)，用于冷凝所述脱附过程的氢气中夹带的水汽，并通过所述脱附气水分离器(7)分离氢气和液态水，所述脱附气水分离器(7)的氢气出口与所述吸附器或所述预吸附器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的用于可再生能源制氢的氢气干
3.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，一个所述预吸附进气自动阀(15)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述预吸附出气自动阀(16)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述吸附器脱附进气自动切换阀(26)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述吸附器脱附出气自动切换阀(25)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通。
4.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述第一吸附器(1)的出口连接第一压力变送器(17)，所述第二吸附器(2)的出口连接第二压力变送器(27)。
5.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述预吸附器(3)的入口通过预吸附进气自动切换阀(31)和所述预吸附进气自动阀(15)连接，所述预吸附器(3)的入口通过脱附出气自动切换阀(33)和所述脱附冷却器(6)连接，所述预吸附器(3)的出口通过脱附进气自动切换阀(32)和外充压入口(07)连接，所述预吸附器(3)的出口通过预吸附出气自动切换阀(34)和所述氢气自循环装置(4)、所述预吸附出气自动阀(16)连接。
6.根据权利要求5所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述预吸附器(3)的出口连接第三压力变送器(35)。
7.根据权利要求1所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述氢气自循环装置(4)的入口与所述预吸附器(3)或所述吸附器相连，所述氢气自循环装置(4)包括多套自循环单元，在单套所述自循环单元的工作流量不满足脱附流量需求时由多套所述自循环单元并联运行。
8.根据权利要求7所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，每套所述自循环单元包含依次连接的自循环入口关断阀、自循环设备、自循环出口止回阀和自循环出口关断阀。
9.根据权利要求1所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述用于可再生能源制氢的氢气干燥系统还包括原料氢入口(01)、产品氢出口(02)、氢气放空口(03)、冷却水出口(04)、冷却水入口(05)、排污口(06)、外充压入口(07)和集水器(8)；其中，所述原料氢入口(01)和所述吸附器的入口连接，所述产品氢出口(02)通过产品氢自动阀(94)和所述吸附器的出口连接，所述氢气放空口(03)通过氢气放空自动阀(95)和所述吸附器...
【技术特征摘要】
1.一种用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，包括两个吸附器、预吸附器(3)、氢气自循环装置(4)、脱附加热器(5)、脱附冷却器(6)、脱附气水分离器(7)和氢气流量计(92)；其中，两个所述吸附器并联设置，两个所述吸附器交替进行吸附过程和脱附过程，所述吸附器的吸附流量随输入的可再生能源的波动而变化，所述氢气流量计(92)用于计量所述吸附器输出的氢气；所述预吸附器(3)与其中一个所述吸附器串联，用于协助所述脱附过程；所述脱附过程通过所述氢气自循环装置(4)循环所述预吸附器(3)或所述吸附器内的氢气，并与所述吸附过程相互独立，所述吸附过程结束后直接输出干燥氢气；所述脱附加热器(5)与所述氢气自循环装置(4)的出口连接，以加热所述氢气自循环装置(4)输出的氢气；所述脱附冷却器(6)的进口连接所述吸附器或所述预吸附器(3)，出口连接所述脱附气水分离器(7)，用于冷凝所述脱附过程的氢气中夹带的水汽，并通过所述脱附气水分离器(7)分离氢气和液态水，所述脱附气水分离器(7)的氢气出口与所述吸附器或所述预吸附器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，两个所述吸附器分别为第一吸附器(1)和第二吸附器(2)，所述第一吸附器(1)的入口通过第一吸附进气自动阀(11)和原料氢入口(01)连接，所述第一吸附器(1)的入口通过依次设置的第一脱附出气自动阀(13)、预吸附进气自动阀(15)和所述预吸附器(3)连接，所述第一吸附器(1)的出口连接有用于排出氢气的第一吸附出气自动阀(12)，所述第一吸附器(1)的出口通过依次设置的第一脱附进气自动阀(14)、第一预吸附出气自动阀(16)，与所述氢气自循环装置(4)、所述预吸附器(3)连接；所述第二吸附器(2)的入口通过第二吸附进气自动阀(21)和所述原料氢入口(01)连接，所述第二吸附器(2)的入口通过依次设置的第二脱附出气自动阀(23)、吸附器脱附出气自动切换阀(25)和所述脱附冷却器(6)连接，所述第二吸附器(2)的出口连接有用于排出氢气的第二吸附出气自动阀(22)，所述第二吸附器(2)的出口通过依次设置的第二脱附进气自动阀(24)、吸附器脱附进气自动切换阀(26)与所述脱附加热器(5)。
3.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，一个所述预吸附进气自动阀(15)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述预吸附出气自动阀(16)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述吸附器脱附进气自动切换阀(26)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通，一个所述吸附器脱附出气自动切换阀(25)可选择地与两个所述吸附器中的任一个连通。
4.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述第一吸附器(1)的出口连接第一压力变送器(17)，所述第二吸附器(2)的出口连接第二压力变送器(27)。
5.根据权利要求2所述的用于可再生能源制氢的氢气干燥系统，其特征在于，所述预吸附器(3)的入口通过预吸附进气自动切换阀(31)和所述预吸附进气自动阀(15)连接，所述预吸附器(3)的入口通过脱附出气自动切换阀(33)和所述脱附冷却...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕俊，赵志丹，张正习，郭春，赵宇峰，
申请(专利权)人：长春绿动氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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