CN112501633A - 一种大产气量氢氧发生器及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解设备技术领域，特别涉及一种大产气量氢氧发生器及使用方法。一种大产气量氢氧发生器，包括机架、所述机架内固定设置的电解槽、碱液循环冷却系统、电源系统、电源冷却系统以及气液分离系统，其中：所述电解槽通过液体管路与所述的碱液循环冷却系统相连接，所述电解槽通过气体管路与所述的气体分离系统相连接，所述气体分离系统与所述碱液循环冷却系统通过回液管路连接，所述电源系统为所述的电解槽提供工作直流电，所述的电源冷却系统为所述电源系统冷却降温。本发明采用模块化设计，结构更紧凑，通过电解槽外循环散热、电解槽内强制补液排气的方式，在改善散热效果同时提高设备单位体积的产气量。
Description
技术领域
本发明属于电解设备技术领域，特别涉及一种大产气量氢氧发生器及使用方法。
背景技术
氢氧发生器是利用水电解产生氢氧混合气的电化学设备，应用于钢铁连铸切割、冶金、重型机械等领域，在生产作业过程中只消耗水和电产生氢氧混合气，氢氧混合气作为燃料用于金属切割，具有清洁、割缝小、切割断面平整的优点。钢铁连铸切割往往多条切割线同时进行切割工作，需要大量氢氧气燃料；同时，氢氧发生器应用环境条件差、温度高，这也要求氢氧发生器具有稳定的性能能够在此环境下长期而稳定的运行。
氢氧发生器电解槽在正常运行时会产生大量的热，电解槽需要良好散热才能够长期稳定运行。以往的电解槽散热会在电解槽极板之间设置散热风道并采用风冷的形式进行散热，由于散热风道的加入，电解槽体积往往比较大，而且散热风道及其相关零部件加工难度大，散热效果也不是很好，设备单位体积的产气量值比较小。在钢铁行业需要大量氢氧气燃料，通常的做法是将多台氢氧发生器并联，以满足钢厂作业需求，多台氢氧发生器并联增加了设备的占地面积。而且现有的氢氧发生器电解槽内液体液位较低，电解槽极板使用率不高，而且电解槽内部储存的氢氧混合气较多，容易产生内爆，其内爆的强度较大，给电解槽造成不可逆转的损害。
发明内容
针对现有氢氧发生器尤其是电解槽部分散热效果不好、设备单位体积的产气量低以及电解槽内部储存的氢氧混合气量多的问题，本发明的目的是提供一种大产气量氢氧发生器及使用方法，通过采用电解槽外循环散热、电解槽内强制补液排气的方式，在改善散热效果同时提高设备单位体积的产气量。
本发明的技术方案在于：一种大产气量氢氧发生器，包括机架、所述机架内固定设置的电解槽、碱液循环冷却系统、电源系统、电源冷却系统以及气液分离系统，其中：所述电解槽通过液体管路与所述的碱液循环冷却系统相连接，所述电解槽通过气体管路与所述的气体分离系统相连接，所述气体分离系统与所述碱液循环冷却系统通过回液管路连接，所述电源系统为所述的电解槽提供工作直流电，所述的电源冷却系统为所述电源系统冷却降温。
所述机架分为上下两层，上层固定设有所述的电源系统、电源冷却系统和气体分离系统，下层固定设有所述的电解槽和碱液循环冷却系统。
所述电源冷却系统采用风冷形式对电源系统进行冷却。
所述气体分离系统为双罐气体分离系统，包括管路连接的一级水封罐、二级水封罐、压力变送器、液位计，所述一级水封罐与所述气体管路相连接，所述二级水封罐通过回液管路与所述碱液循环冷却系统相连接，所述回液管路上设有循环过滤器、碱液泵、流量计、温度计。
所述二级水封罐上设有出气口管路，所述出气口管路上设有出气单向阀，所述一级水封罐上设有进水口管路，所述进水口管路上设有进水单向阀、进液过滤器和进液电磁阀，所述进液电磁阀能够根据水封罐中的液位高低自动进行补液。
所述电源系统采用三相四线电源，通过变压器调节电压并进行稳流。
所述碱液循环冷却系统包括散热器和散热风机，所述散热器为翅片式散热器。
所述的碱液泵为离心式泵。
所述的机架底面设有滚轮，所述滚轮的数目≥4个。
一种大产气量氢氧发生器的使用方法，包括以下步骤：
S1:氢氧发生器电解槽发生电解反应所需要的水从进水口管路进入，依次经过进液过滤器、进液电磁阀和进水单向阀进入一级水封罐，一级水封罐和二级水封罐因管路连通，两者同时补充液体；
S2:在碱液泵的作用下，从二级水封罐中将液体抽出，经过回液管路上的循环过滤器，流经流量计和温度计，液体进入碱液循环冷却系统实现冷却，通过液体管路流入电解槽；
S3:电解槽中的碱液在电源系统提供的直流电的作用下发生水电解反应产生氢氧气；
S4:电解槽中的氢氧气中携带水分，经气体管路进入一级水封罐，:氢氧气和水蒸气混合物在一级水封罐中实现气液分离；氢氧气从一级水封罐进入二级水封罐，从二级水封罐中排出，经过出气口管路上的出气单向阀向外部供气；
S5:通过气液分离作用留在气液分离系统中的碱液和S1步骤中新补充的液体在碱液泵的作用下重新开始循环。
本发明的技术效果在于：1、本发明采用电解槽外循环散热的方式，电解槽中无需设置散热风道，使电解槽的加工装配难度降低，使碱液的冷却效果更好，电解槽能够在设定的温度下正常工作，使设备运行性能更稳定；2、本发明采用碱液泵将水封罐中的液体强制补充到电解槽内，强制将电解槽中的气体排出，使电解槽内的碱液液位更高，电解槽内部储存的氢氧混合气更少，在产生内爆时爆炸能量更小，使电解槽及设备的安全性能更高；3、本发明采用模块化设计，结构更紧凑，单位占地面积产气量更大，相同产气量该氢氧发生器占用使用场地面积更小，实际使用时能够减少设备的并联台数，同时也能够减少设备的占地面积，4、本发明在进水口设置过滤器，同时在回液管路设置循环过滤器，能够去除掉液体中和碱液中的杂质，减少电解槽中沉渣量，降低电解槽的运行风险，使设备的可靠性更高。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1是本发明一种大产气量氢氧发生器结构示意图。
图2是本发明一种大产气量氢氧发生器的工艺流程图。
附图标记：1-机架，2-电解槽，3-碱液循环冷却系统，4-一级水封罐，5-二级水封罐，6-电源系统，7-电源冷却系统，8-进水口管路，9-出气口管路，10-进水单向阀，11-出气单向阀，12-碱液泵，13-气体分离系统，14-液体管路，15-回液管路，16-气体管路，17-滚轮，18-流量计，19-温度计，20-压力变送器，21-液位计，22-循环过滤器，23-进液过滤器，24-进液电磁阀。
具体实施方式
实施例1
为了克服现有氢氧发生器散热效果不好、设备单位体积的产气量低以及电解槽内部储存的氢氧混合气量多的问题，本发明提供了如图1所示一种大产气量氢氧发生器，本发明通过采用电解槽外循环散热、电解槽内强制补液排气的方式，在改善散热效果同时提高设备单位体积的产气量。
如图1所示，一种大产气量氢氧发生器，包括机架1、所述机架1内固定设置的电解槽2、碱液循环冷却系统3、电源系统6、电源冷却系统7以及气液分离系统13，其中：所述电解槽2通过液体管路14与所述的碱液循环冷却系统3相连接，所述电解槽2通过气体管路16与所述的气体分离系统13相连接，所述气体分离系统13与所述碱液循环冷却系统3通过回液管路15连接，所述电源系统6为所述的电解槽2提供工作直流电，所述的电源冷却系统7为所述电源系统6冷却降温。
本发明通过将传统的氢氧发生器电解槽的散热系统转变为体外循环散热，在电解槽2外设置碱液循环冷却系统3，电解槽中无需设置散热风道，使电解槽的加工装配难度降低，通过电解槽2与碱液循环冷却系统3、气体分离系统13连接形成回路，使电解槽本体1的内的碱液能够不断的循环，提高极板的利用率，实现电解槽满液状态运行，增大产气量，在正常运行时不会发生内爆，装置更加安全，单位体积电解槽的产气量增大的同时，能够减小设备的占地面积。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例中，如图1所示，优选地，所述机架分1为上下两层，上层固定设有所述的电源系统6、电源冷却系统7和气体分离系统13，下层固定设有所述的电解槽2和碱液循环冷却系统3。所述电源冷却系统7采用风冷形式对电源系统6进行冷却。
实际使用中，所述机架分1为上下两层，上层固定设有所述的电源系统6、电源冷却系统7和气体分离系统13，下层固定设有所述的电解槽2和碱液循环冷却系统3。气体分离系统13在上部，电解槽2和碱液循环冷却系统3在下部，充分利用了气、液的比重，合理布局，使氢氧发生器结构更加紧凑，单位体积电解槽的产气量增大的同时，能够减小设备的占地面积。
优选地，所述气体分离系统13为双罐气体分离系统，包括管路连接的一级水封罐4、二级水封罐5、压力变送器20、液位计21，所述一级水封罐4与所述气体管路16相连接，所述气体管路16上设有出气单向阀11，所述二级水封罐5通过回液管路15与所述碱液循环冷却系统3相连接，所述回液管路15上设有循环过滤器22、碱液泵12、流量计18、温度计19。所述二级水封罐5上设有出气口管路9，所述出气口管路9上设有出气单向阀11，所述一级水封罐4上设有进水口管路8，所述进水口管路8上设有进水单向阀10、进液过滤器23和进液电磁阀24。
实际使用中，碱液泵12强制将二级水封罐5中的碱液带到碱液循环冷却系统3中，从而进入电解槽2中进行水电解反应；同时在压力的作用下将电解槽2中产生的氢氧气及水蒸气排到一级水封罐4进行分离。所述的温度计用于测量电解槽中碱液的温度，所述的流量计用于测量循环电解液的流量，所述的压力变送器用于测量气液分离系统中的压力，所述的液位计用于测量气液分离系统中碱液的液位，温度、流量、液位及压力的测量数据传到PLC，在PLC中设置阈值，当超过阈值时进行报警。在进水口设置过滤器，同时在回液管路设置循环过滤器，能够去除掉液体中和碱液中的杂质，减少电解槽中沉渣量，降低电解槽的运行风险，使设备的可靠性更高。同时，在进水口设置进液电磁阀24，可以根据气体分离系统13的液位及时进行补液。
优选地，所述电源系统6采用三相四线电源，通过变压器调节电压。优选地，所述碱液循环冷却系统3包括散热器和散热风机，所述散热器为翅片式散热器。所述的碱液泵12为离心式泵。
实际使用中，所述散热器为翅片式散热器，翅片式散热器与散热风机组合可以加快散热，实现液体快速冷却。
优选地，所述的机架1底面设有滚轮17，所述滚轮17的数目≥4个。
实际使用中，机架1底面设有滚轮17，可以使氢氧发生器更容易在现场活动组装、搬运。
实施例3
如图2所示，一种大产气量氢氧发生器的使用方法，使用上述任意一种大产气量氢氧发生器包括以下步骤：
S1:氢氧发生器电解槽2发生电解反应所需要的水从进水口管路8进入，依次经过进液过滤器23、进液电磁阀24和进水单向阀10进入一级水封罐4，一级水封罐4和二级水封罐5因管路连通，两者同时补充液体；
S2:在碱液泵12的作用下，从二级水封罐5中将液体抽出，经过回液管路15上的循环过滤器22，流经流量计18和温度计19，液体进入碱液循环冷却系统3实现冷却，通过液体管路14流入电解槽2；
S3:电解槽2中的碱液在电源系统6提供的直流电的作用下发生水电解反应产生氢氧气；
S4:电解槽2中的氢氧气中携带水分，经气体管路16进入一级水封罐4，:氢氧气和水蒸气混合物在一级水封罐4中实现气液分离；氢氧气从一级水封罐4进入二级水封罐5，从二级水封罐5中排出，经过出气口管路9上的出气单向阀11向外部供气；
S5:通过气液分离作用留在气液分离系统13中的碱液和S1步骤中新补充的液体在碱液泵12的作用下重新开始循环。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。没有详细说明的部件及工艺均属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里就不做详细说明。
Claims (10)
1.一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：包括机架（1）、所述机架（1）内固定设置的电解槽（2）、碱液循环冷却系统（3）、电源系统（6）、电源冷却系统（7）以及气液分离系统（13），其中：所述电解槽（2）通过液体管路（14）与所述的碱液循环冷却系统（3）相连接，所述电解槽（2）通过气体管路（16）与所述的气体分离系统（13）相连接，所述气体分离系统（13）与所述碱液循环冷却系统（3）通过回液管路（15）连接，所述电源系统（6）为所述的电解槽（2）提供工作直流电，所述的电源冷却系统（7）为所述电源系统（6）冷却降温。
2.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述机架（1）分为上下两层，上层固定设有所述的电源系统（6）、电源冷却系统（7）和气体分离系统（13），下层固定设有所述的电解槽（2）和碱液循环冷却系统（3）。
3.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述电源冷却系统（7）采用风冷形式对电源系统（6）进行冷却。
4.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述气体分离系统（13）为双罐气体分离系统，包括管路连接的一级水封罐（4）、二级水封罐（5）、压力变送器（20）、液位计（21），所述一级水封罐（4）与所述气体管路（16）相连接，所述二级水封罐（5）通过回液管路（15）与所述碱液循环冷却系统（3）相连接，所述回液管路（15）上设有循环过滤器（22）、碱液泵（12）、流量计（18）、温度计（19）。
5.根据权利要求4所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述二级水封罐（5）上设有出气口管路（9），所述出气口管路（9）上设有出气单向阀（11），所述一级水封罐（4）上设有进水口管路（8），所述进水口管路（8）上设有进水单向阀（10）、进液过滤器（23）和进液电磁阀（24），所述进液电磁阀（24）能够根据水封罐中的液位高低自动进行补液。
6.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述电源系统（6）采用三相四线电源，通过变压器调节电压并进行稳流。
7.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述碱液循环冷却系统（3）包括散热器和散热风机，所述散热器为翅片式散热器。
8.根据权利要求4所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述的碱液泵（12）为离心式泵。
9.根据权利要求1所述一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：所述的机架（1）底面设有滚轮（17），所述滚轮（17）的数目≥4个。
10.一种大产气量氢氧发生器的使用方法，使用权利要求1-9所述的任意一种大产气量氢氧发生器，其特征在于：包括以下步骤：
S1:氢氧发生器电解槽（2）发生电解反应所需要的水从进水口管路（8）进入，依次经过进液过滤器（23）、进液电磁阀（24）和进水单向阀（10）进入一级水封罐（4），一级水封罐（4）和二级水封罐（5）因管路连通，两者同时补充液体；
S2:在碱液泵（12）的作用下，从二级水封罐（5）中将液体抽出，经过回液管路（15）上的循环过滤器（22），流经流量计（18）和温度计（19），液体进入碱液循环冷却系统（3）实现冷却，通过液体管路（14）流入电解槽（2）；
S3:电解槽（2）中的碱液在电源系统（6）提供的直流电的作用下发生水电解反应产生氢氧气；
S4:电解槽（2）中的氢氧气中携带水分，经气体管路（16）进入一级水封罐（4），氢氧气和水蒸气混合物在一级水封罐（4）中实现气液分离；氢氧气从一级水封罐（4）进入二级水封罐（5），从二级水封罐（5）中排出，经过出气口管路（9）上的出气单向阀（11）向外部供气；
S5:通过气液分离作用留在气液分离系统（13）中的碱液和S1步骤中新补充的液体在碱液泵（12）的作用下重新开始循环。
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