【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶加氢站，特别是一种船舶加氢站制氢制氧系统及方法。
技术介绍
1、氢气作为一种低能耗、低污染、高能效的能源，被广泛应用在能源动力设备中，现阶段已有部分汽车、轮船、飞机等采用氢气作为燃料能源。以氢燃料汽车为例，氢燃料汽车上通常可以设置有储氢装置(比如储氢瓶)，通过预先向储氢装置中充入氢气，使得储氢装置可以将存储的氢气通过燃料系统向驱动装置供电，驱动氢燃料汽车运动。然而对于船舶来说，所需要的氢气量巨大，通过储氢瓶进行加氢过程不太符合实际需求，因此需要将船只开往岸边的加氢站进行加氢过程；然而目前加氢站本身不具备制氢站，均是通过制氢化工厂生产氢气后，通过罐装车输送至加氢站，所需要的运输成本较大，并且一般一个船只所需要的储氢量是240kg左右，若是单纯地通过罐装车输送的氢气罐进行加氢，需要耗费的加氢时间较长（约三四个小时左右），影响交通运输效率；也有专利kr20230063978a-海上加氢站，其利用利用风力发电，并利用风力发电机产生的电力电解海水，然后储存由该单元和电解单元产生的氢气，这种自身携带的加氢站本身为便携式，制氢量较小，只能满足小型船只加氢的需求，而且还依赖外界条件（例如风力大小）；因此亟待设计一种船舶加氢站制氢制氧系统，以满足江河流域船只加氢的巨大用量需求，提高加氢效率，同时能够生产出副产品氧气进行灌装，增加经济效益。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种船舶加氢站制氢制氧系统及方法，以满足江河流域船只加氢的巨大用量需求，提高加氢效率，同
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种船舶加氢站制氢制氧系统，包括电解槽系统、纯水循环系统、氢气分离系统、氧气分离系统、氢气纯化系统和氧气收集系统，所述电解槽系统包括pem电解槽，所述pem电解槽氢气出气孔通过氢气管道与氢气分离系统连接，所述pem电解槽氧气出气孔通过氧气管道与氧气分离系统连接，氢气分离系统氢气出口通过管道与氢气纯化系统连接，氧气分离系统氧气出口通过管道与氧气收集系统连接。
3、优选地，所述纯水循环系统包括纯水罐，所述纯水罐一出水口通过第一纯水管线与纯水换热器进水口连接，纯水换热器出水口通过管线与pem电解槽连接，第一纯水管线上设有纯水循环泵。
4、优选地，所述氢气分离系统包括与氢气管道连接的氢水分离器，所述氢水分离器的出气端通过氢气出气管道与氢气纯化系统连接，氢气出气管道上依次设有氢气冷却器和第一气水分离器，氢气冷却器和第一气水分离器排水端均通过第一纯水回流管线与氢水分离器回水口连接。
5、优选地，所述氧气分离系统包括与氧气管道连接的氧水分离器，所述氧水分离器的出气端通过氧气出气管道与氧气收集系统连接，氧气出气管道上依次设有氧气冷却器和第二气水分离器，氧气冷却器和第二气水分离器排水端均通过第二纯水回流管线与氧水分离器回水口连接。
6、优选地，所述纯水罐另一出水口通过第二纯水管线分别与氢水分离器补水口和氧水分离器补水口连接，第二纯水管线上设有纯水补水泵，氢水分离器排水端和氧水分离器排水端均通过排水管线与纯水罐回水口连接，纯水罐排水口通过第三纯水管线与集水器连接，纯水罐进水口设有纯水进水管线。
7、优选地，所述排水管线还与不合格纯水排放管线连接，不合格纯水排放管线上设有在线电导率仪及电磁阀。
8、优选地，所述氢气纯化系统包括与氢气出气管道连接的第三气水分离器，所述第三气水分离器出气端通过管线与脱氧器进气端连接，所述脱氧器出气端通过管线与脱氧冷却器连接，所述脱氧冷却器的出气管线上依次设有多个第四气水分离器，第三气水分离器和第四气水分离器排水端均通过管线与集水器连接，集水器上还设有氢气放空管线和排污管线。
9、优选地，所述脱氧冷却器的出气管线上依次设有三个第四气水分离器，第一个第四气水分离器的出气端通过管线与第一再生冷却器进口连接，第一再生冷却器出口通过管线与干燥器a进口连接，第二个第四气水分离器的出气端通过管线与第二再生冷却器进口连接，第二再生冷却器出口通过管线与干燥器b进口连接，第三个第四气水分离器的出气端通过管线与第三再生冷却器进口连接，第三再生冷却器出口通过管线与干燥器c进口连接，所述干燥器a、干燥器b和干燥器c出口均通过管线与过滤器连接，过滤器出口与产品氢气管线连接。
10、优选地，第一个第四气水分离器进口端管线设置第一阀门，第二个第四气水分离器进口端管线设置第二阀门，第三个第四气水分离器进口端管线设置第三阀门。
11、优选地，所述氧气收集系统包括与氧气出气管道连接的第一储罐，所述第一储罐出口通过管线与除氢器进口连接，除氢器出口通过管线与除氢冷却器进口连接，所述除氢冷却器出口通过管线与第五气水分离器进口连接，第五气水分离器出口通过管线与氧气干燥器进口连接，氧气干燥器出口通过管线与第二储罐进口连接，第二储罐出口通过管线与增压机一侧连接，增压机另一侧通过管线与氧气瓶组进口连接，第五气水分离器排水端设有排放管线，所述排放管线伸入到江河中的曝气或增氧区域。
12、另外，本专利技术还公开上述船舶加氢站制氢制氧系统的使用方法，它包括如下步骤：
13、s1、纯水循环系统将经过净化后的纯水送入到电解槽系统中的pem电解槽内，pem电解槽内的原料水在直流电流作用下将会发生分解，产生的氢气夹带着纯水蒸汽通过氢气管道进入到氢气分离系统内，产生的氧气夹带着纯水蒸汽通过氧气管道进入到氧气分离系统内；
14、s2、氢气分离系统将来自pem电解槽的氢气同纯水进行分离，得到粗氢产品，然后通入到氢气纯化系统内；氧气分离系统将来自pem电解槽的氧气同纯水进行分离，得到粗氧产品，然后通入到氧气收集系统内；
15、s3、经过氢气分离系统分离的水暂存在氢水分离器内，经过氧气分离系统分离的水暂存在氧水分离器中，经过在线电导率仪检测水质符合要求时，氢水分离器及氧水分离器内的水通过排水管线进入到纯水罐内重复使用，而当在线电导率仪检测水质不符合要求时，不合格纯水排放管线上的电磁阀打开，从而将水排放处理；
16、s4、粗氢产品在氢气纯化系统内，经过气水分离后，先经过脱氧器将氢气中混杂的氧气转化成水，然后经过冷却后，再次经过气水分离后，依次通过干燥器a、干燥器b和干燥器c进行干燥，将氢气中的水吸附除去；经过干燥后的氢气送入过滤器中过滤后，可得符合产品品质要求的合格氢气；
17、s5、粗氧产品在氧气收集系统内，经过除氢器将氧气中混杂的氢气转化成水，然后经过冷却和气水分离后，通过氧气干燥器进行干燥，最后经过增压机增压后，通入到氧气瓶组内进行储存，而第五气水分离器分离的液体通过排放管线流入到江河中的曝气或增氧区域。
18、进一步地，所述步骤s4中，当需要对干燥器a、干燥器b和干燥器c中的干燥剂进行再生时，其再生步骤如下：
19、step1、打开第一阀门和第三阀门，并关闭第二阀门，此时干燥器a和干燥器c继续干燥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船舶加氢站制氢制氧系统，包括电解槽系统（1）、纯水循环系统（2）、氢气分离系统（3）、氧气分离系统（4）、氢气纯化系统（5）和氧气收集系统（6），其特征在于：所述电解槽系统（1）包括PEM电解槽（1.1），所述PEM电解槽（1.1）氢气出气孔通过氢气管道（1.2）与氢气分离系统（3）连接，所述PEM电解槽（1.1）氧气出气孔通过氧气管道（1.3）与氧气分离系统（4）连接，氢气分离系统（3）氢气出口通过管道与氢气纯化系统（5）连接，氧气分离系统（4）氧气出口通过管道与氧气收集系统（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述纯水循环系统（2）包括纯水罐（2.1），所述纯水罐（2.1）一出水口通过第一纯水管线（2.2）与纯水换热器（2.3）进水口连接，纯水换热器（2.3）出水口通过管线与PEM电解槽（1.1）连接，第一纯水管线（2.2）上设有纯水循环泵（2.4）。
3.根据权利要求2所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氢气分离系统（3）包括与氢气管道（1.2）连接的氢水分离器（3.1），所述氢水分离器（
4.根据权利要求3所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氧气分离系统（4）包括与氧气管道（1.3）连接的氧水分离器（4.1），所述氧水分离器（4.1）的出气端通过氧气出气管道（4.2）与氧气收集系统（6）连接，氧气出气管道（4.2）上依次设有氧气冷却器（4.3）和第二气水分离器（4.4），氧气冷却器（4.3）和第二气水分离器（4.4）排水端均通过第二纯水回流管线（4.5）与氧水分离器（4.1）回水口连接。
5.根据权利要求4所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述纯水罐（2.1）另一出水口通过第二纯水管线（2.5）分别与氢水分离器（3.1）补水口和氧水分离器（4.1）补水口连接，第二纯水管线（2.5）上设有纯水补水泵（2.6），氢水分离器（3.1）排水端和氧水分离器（4.1）排水端均通过排水管线（7）与纯水罐（2.1）回水口连接，纯水罐（2.1）排水口通过第三纯水管线（2.7）与集水器（8）连接，纯水罐（2.1）进水口设有纯水进水管线（2.8）。
6.根据权利要求5所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述排水管线（7）还与不合格纯水排放管线（9）连接，不合格纯水排放管线（9）上设有在线电导率仪及电磁阀。
7.根据权利要求5所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氢气纯化系统（5）包括与氢气出气管道（3.2）连接的第三气水分离器（5.1），所述第三气水分离器（5.1）出气端通过管线与脱氧器（5.2）进气端连接，所述脱氧器（5.2）出气端通过管线与脱氧冷却器（5.3）连接，所述脱氧冷却器（5.3）的出气管线上依次设有多个第四气水分离器（5.4），第三气水分离器（5.1）和第四气水分离器（5.4）排水端均通过管线与集水器（8）连接，集水器（8）上还设有氢气放空管线（8.1）和排污管线（8.2）。
8.根据权利要求7所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述脱氧冷却器（5.3）的出气管线上依次设有三个第四气水分离器（5.4），第一个第四气水分离器（5.4）的出气端通过管线与第一再生冷却器（5.5）进口连接，第一再生冷却器（5.5）出口通过管线与干燥器A（5.6）进口连接，第二个第四气水分离器（5.4）的出气端通过管线与第二再生冷却器（5.7）进口连接，第二再生冷却器（5.7）出口通过管线与干燥器B（5.8）进口连接，第三个第四气水分离器（5.4）的出气端通过管线与第三再生冷却器（5.9）进口连接，第三再生冷却器（5.9）出口通过管线与干燥器C（5.10）进口连接，所述干燥器A（5.6）、干燥器B（5.8）和干燥器C（5.10）出口均通过管线与过滤器（5.11）连接，过滤器（5.11）出口与产品氢气管线（5.12）连接。
9.根据权利要求8所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：第一个第四气水分离器（5.4）进口端管线设置第一阀门（5.13），第二个第四气水分离器（5.4）进口端管线设置第二阀门（5.14），第三个第四气水分离器（5.4）进口端管线设置第三阀门（5.15）。
10.根据权利要求5所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氧气收集系统...
【技术特征摘要】
1.一种船舶加氢站制氢制氧系统，包括电解槽系统（1）、纯水循环系统（2）、氢气分离系统（3）、氧气分离系统（4）、氢气纯化系统（5）和氧气收集系统（6），其特征在于：所述电解槽系统（1）包括pem电解槽（1.1），所述pem电解槽（1.1）氢气出气孔通过氢气管道（1.2）与氢气分离系统（3）连接，所述pem电解槽（1.1）氧气出气孔通过氧气管道（1.3）与氧气分离系统（4）连接，氢气分离系统（3）氢气出口通过管道与氢气纯化系统（5）连接，氧气分离系统（4）氧气出口通过管道与氧气收集系统（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述纯水循环系统（2）包括纯水罐（2.1），所述纯水罐（2.1）一出水口通过第一纯水管线（2.2）与纯水换热器（2.3）进水口连接，纯水换热器（2.3）出水口通过管线与pem电解槽（1.1）连接，第一纯水管线（2.2）上设有纯水循环泵（2.4）。
3.根据权利要求2所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氢气分离系统（3）包括与氢气管道（1.2）连接的氢水分离器（3.1），所述氢水分离器（3.1）的出气端通过氢气出气管道（3.2）与氢气纯化系统（5）连接，氢气出气管道（3.2）上依次设有氢气冷却器（3.3）和第一气水分离器（3.4），氢气冷却器（3.3）和第一气水分离器（3.4）排水端均通过第一纯水回流管线（3.5）与氢水分离器（3.1）回水口连接。
4.根据权利要求3所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氧气分离系统（4）包括与氧气管道（1.3）连接的氧水分离器（4.1），所述氧水分离器（4.1）的出气端通过氧气出气管道（4.2）与氧气收集系统（6）连接，氧气出气管道（4.2）上依次设有氧气冷却器（4.3）和第二气水分离器（4.4），氧气冷却器（4.3）和第二气水分离器（4.4）排水端均通过第二纯水回流管线（4.5）与氧水分离器（4.1）回水口连接。
5.根据权利要求4所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述纯水罐（2.1）另一出水口通过第二纯水管线（2.5）分别与氢水分离器（3.1）补水口和氧水分离器（4.1）补水口连接，第二纯水管线（2.5）上设有纯水补水泵（2.6），氢水分离器（3.1）排水端和氧水分离器（4.1）排水端均通过排水管线（7）与纯水罐（2.1）回水口连接，纯水罐（2.1）排水口通过第三纯水管线（2.7）与集水器（8）连接，纯水罐（2.1）进水口设有纯水进水管线（2.8）。
6.根据权利要求5所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述排水管线（7）还与不合格纯水排放管线（9）连接，不合格纯水排放管线（9）上设有在线电导率仪及电磁阀。
7.根据权利要求5所述的一种船舶加氢站制氢制氧系统，其特征在于：所述氢气纯化系统（5）包括与氢气出气...
【专利技术属性】
技术研发人员：冉毅川，关苏敏，叶青平，李友平，汤正阳，谭鋆，王建兰，崔磊，刘亚青，梁波，谌睿，谢方祥，乐零陵，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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