CN115991455A - 一种多塔多段的低能耗制氢装置及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多塔多段的低能耗制氢装置及其控制系统,涉及能耗节能技术领域,解决了在进行后续的提纯处理时,并不能对所产生的热量进行合理利用,同时,在利用过程中,保证提纯精度,避免温度出现偏差的技术问题,通过对外部环境温度以及内部环境温度进行获取,对制氢釜所产生的热量进行换算,再根据外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对提纯釜的加热时长进行分析确认,根据所确认的加热时长,便可提升提纯釜的整体提纯效果,不仅对制氢过程中所产生的热量充分利用,还对外部环境温度的影响考虑在内,使提纯的温度以及时间更加准确,从而在一定程度上进一步增强了提纯釜的整体提纯效果。
Description
技术领域
本发明属于能耗节能技术领域,具体是一种多塔多段的低能耗制氢装置及其控制系统。
背景技术
制氢装置就是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备;
专利公开号为CN106498430A的发明公开了过渡金属化合物(包括磷化物、硫化物、硒化物、氮化物)纳米阵列作为小分子电氧化及水电还原双功能催化电极用于低能耗电化学制氢,属于氢能及燃料电池领域。本发明首次以双功能非贵金属阵列催化电极同时用于小分子电氧化及水电还原,并以氧化电位低的小分子电氧化反应代替电化学析氧反应,构建了基于双功能催化电极的两电极电解系统,实现了低能耗、稳定的电化学制氢,适宜于大规模工业制氢应用。
在多塔多段制氢装置的具体制氢过程中,会在制备反应釜内产生大量的热量,因未对此部分热量进行充分利用,便会造成能量出现丢失,在进行后续的提纯处理时,并不能对所产生的热量进行合理利用,同时,在利用过程中,保证提纯精度,避免温度出现偏差,以此达到低能耗的制氢处理工作。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一;为此,本发明提出了一种多塔多段的低能耗制氢装置及其控制系统,用于解决在进行后续的提纯处理时,并不能对所产生的热量进行合理利用,同时,在利用过程中,保证提纯精度,避免温度出现偏差的技术问题。
为实现上述目的,根据本发明的第一方面的实施例提出一种多塔多段的低能耗制氢装置,包括底板、制氢釜、提纯釜、压缩釜以及热量传输管:
所述制氢釜位于底板的上端一侧位置处,所述提纯釜位于底板的上端中间位置处,所述压缩釜位于底板的上端另一侧位置处;
所述提纯釜与制氢釜之间设置有热量传输管。
优选的,一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,包括测试数据获取端、温度数据获取端、能耗控制中心以及控制终端;
所述能耗控制中心包括测试数据分析单元、热量换算单元、存储端、提纯加热分析单元以及加热时长确认单元;
所述测试数据获取端,用于对测试过程中所产生的测试数据进行获取,其中测试数据包括热量传输管内部热量温度数据以及外部环境温度数据,将所获取的测试数据传输至能耗控制中心内;
所述能耗控制中心内部的测试数据分析单元,对所获取的测试数据进行接收,并根据所接收的测试数据,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取,并将所获取的不同热量散失因子传输至存储端内进行存储;
所述温度数据获取端,用于对制氢釜的内部环境温度数据以及热量传输管的外部环境温度数据进行获取,并将所获取的不同温度数据均传输至热量换算单元内,其中,制氢釜内多个位置处均设置有对应的温度监测节点,将所获取的制氢釜的内部环境温度数据以及热量传输管的外部环境温度数据均传输至热量换算单元内;
所述热量换算单元,根据所获取的制氢釜的内部环境温度数据,对制氢釜所产生的热量进行换算,并将换算数值传输至提纯加热分析单元内;
所述提纯加热分析单元,根据所获取的热量传输管的外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对传输至提纯釜的热量参数数值进行再次确认,从而对提纯釜的加热时长进行分析获取。
优选的,所述测试数据分析单元,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取的具体方式为:
将外部环境温度数据标记为WDk,其中k代表不同的外部环境温度数据;
确定单组外部环境温度数据WDk,从内部热量温度数据内,对热量传输管的进入温度以及输出温度进行获取,并将进入温度标记为JR,输出温度则标记为SC;
依次对不同外部环境温度数据WDk的热量散失因子进行获取,并将属于同一热量散失因子SSk的外部环境温度数据划分为同一散失区间,并将多组不同的散失区间以及热量散失因子SSk传输至存储端内进行存储。
优选的,所述热量换算单元,对制氢釜所产生的热量进行换算的具体方式为:
根据制氢釜内部的多个温度监测节点,得到多个温度监测节点数据,并将其标记为WDi,其中i代表不同的温度监测节点;
在制氢完毕后,将若干组温度节点数据WDi进行均值处理,得到温度均值参数CS;
采用RLH=CS×C1得到该制氢釜的热量参数数值RLH,其中C1为预设的固定系数因子,将热量参数数值RLH传输至提纯加热分析单元内。
优选的,所述提纯加热分析单元,对传输至提纯釜的热量参数数值进行确认的具体方式为:
根据所获取的外部环境温度数据,与存储端所存储的散失区间进行比对,获取对应的热量散失因子SSk;
根据所获取的热量散失因子SSk,并对热量参数数值RLH进行提取,采用DCL=RLH×SSk得到传输至提纯釜的热量参数数值DCL;
将处理得到的加热时长T1传输至加热时长确认单元内,加热时长确认单元对加热时长T1进行确认,并将确认信号以及加热时长T1传输至控制终端内。
优选的,所述控制终端,根据确认信号,对提纯釜的加热盘进行控制,使提纯釜进行加热,对制备完毕后的氢气再次进行提纯处理。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:对热量传输管进行预测试处理,从而对所获取的测试数据进行接收,并根据所接收的测试数据,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取,并将所获取的不同热量散失因子传输至存储端内进行存储,再对不同外部环境温度数据的热量散失因子进行获取,并将属于同一热量散失因子的外部环境温度数据划分为同一散失区间,并将多组不同的散失区间以及热量散失因子传输至存储端内进行存储;
后续再通过对外部环境温度以及内部环境温度进行获取,对制氢釜所产生的热量进行换算,再根据所获取的热量传输管的外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对传输至提纯釜的热量参数数值进行再次确认,从而对提纯釜的加热时长进行分析确认,根据所确认的加热时长,便可提升提纯釜的整体提纯效果,不仅对制氢过程中所产生的热量充分利用,还对外部环境温度的影响考虑在内,使提纯的温度以及时间更加准确,从而在一定程度上进一步增强了提纯釜的整体提纯效果。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图;
图2为本发明装置立体结构示意图;
附图标记:1、底板;2、制氢釜;3、提纯釜;4、压缩釜;5、热量传输管。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本申请提供了一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,包括测试数据获取端、温度数据获取端、能耗控制中心以及控制终端;
所述测试数据获取端以及温度数据获取端均与能耗控制中心输入端电性连接,所述能耗控制中心与控制终端输入端电性连接;
所述能耗控制中心包括测试数据分析单元、热量换算单元、存储端、提纯加热分析单元以及加热时长确认单元;
所述测试数据分析单元与存储端输入端电性连接,所述热量换算单元与提纯加热分析单元输入端电性连接,所述提纯加热分析单元与加热时长确认单元输入端电性连接;
所述测试数据获取端,用于对测试过程中所产生的测试数据进行获取,其中测试数据包括热量传输管5内部热量温度数据以及外部环境温度数据,将所获取的测试数据传输至能耗控制中心内;
所述能耗控制中心内部的测试数据分析单元,对所获取的测试数据进行接收,并根据所接收的测试数据,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取,并将所获取的不同热量散失因子传输至存储端内进行存储,其中获取热量散失因子的具体方式为:
将外部环境温度数据标记为WDk,其中k代表不同的外部环境温度数据(在进行测试过程中,外部环境温度可由对应的操作人员进行改变);
确定单组外部环境温度数据WDk,从内部热量温度数据内,对热量传输管5的进入温度以及输出温度进行获取(进入温度可以理解为热量进入热量传输管时的初始温度,输出温度可以理解为热量排出热量传输管时的末端温度),并将进入温度标记为JR,输出温度则标记为SC;
依次对不同外部环境温度数据WDk的热量散失因子进行获取,并将属于同一热量散失因子SSk的外部环境温度数据划分为同一散失区间,并将多组不同的散失区间以及热量散失因子SSk传输至存储端内进行存储。
所述温度数据获取端,用于对制氢釜2的内部环境温度数据以及热量传输管5的外部环境温度数据进行获取,并将所获取的不同温度数据均传输至热量换算单元内,其中,制氢釜2内多个位置处均设置有对应的温度监测节点,将所获取的制氢釜2的内部环境温度数据以及热量传输管5的外部环境温度数据均传输至热量换算单元内;
所述热量换算单元,根据所获取的制氢釜2的内部环境温度数据,对制氢釜2所产生的热量进行换算,并将换算数值传输至提纯加热分析单元内,其中进行换算的具体方式为:
根据制氢釜2内部的多个温度监测节点,得到多个温度监测节点数据,并将其标记为WDi,其中i代表不同的温度监测节点;
在制氢完毕后,将若干组温度节点数据WDi进行均值处理,得到温度均值参数CS;
采用RLH=CS×C1得到该制氢釜2的热量参数数值RLH,其中C1为预设的固定系数因子,其具体取值由操作人员自行拟定,将热量参数数值RLH传输至提纯加热分析单元内。
所述提纯加热分析单元,根据所获取的热量传输管5的外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对传输至提纯釜3的热量参数数值进行再次确认,从而对提纯釜3的加热时长进行分析获取,其中对传输至提纯釜3的热量参数数值进行确认的具体方式为:
根据所获取的外部环境温度数据,与存储端所存储的散失区间进行比对,获取对应的热量散失因子SSk;
根据所获取的热量散失因子SSk,并对热量参数数值RLH进行提取,采用DCL=RLH×SSk得到传输至提纯釜3的热量参数数值DCL;
将处理得到的加热时长T1传输至加热时长确认单元内,加热时长确认单元对加热时长T1进行确认,并将确认信号以及加热时长T1传输至控制终端内。
所述控制终端,根据确认信号,对提纯釜3的加热盘进行控制,使提纯釜3进行加热,对制备完毕后的氢气再次进行提纯处理。
请参阅图2,一种多塔多段的低能耗制氢装置,包括底板1、制氢釜2、提纯釜3、压缩釜4以及热量传输管5;
所述制氢釜2位于底板1的上端一侧位置处,所述提纯釜3位于底板1的上端中间位置处,所述压缩釜4位于底板1的上端另一侧位置处;
所述提纯釜3与制氢釜2之间设置有热量传输管5。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算,公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式;公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理:预先对热量传输管5进行预测试处理,从而对所获取的测试数据进行接收,并根据所接收的测试数据,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取,并将所获取的不同热量散失因子传输至存储端内进行存储,再对不同外部环境温度数据的热量散失因子进行获取,并将属于同一热量散失因子的外部环境温度数据划分为同一散失区间,并将多组不同的散失区间以及热量散失因子传输至存储端内进行存储;
后续再通过对外部环境温度以及内部环境温度进行获取,对制氢釜2所产生的热量进行换算,再根据所获取的热量传输管5的外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对传输至提纯釜3的热量参数数值进行再次确认,从而对提纯釜3的加热时长进行分析确认,根据所确认的加热时长,便可提升提纯釜2的整体提纯效果,不仅对制氢过程中所产生的热量充分利用,还对外部环境温度的影响考虑在内,使提纯的温度以及时间更加准确,从而在一定程度上进一步增强了提纯釜2的整体提纯效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (6)
1.一种多塔多段的低能耗制氢装置,其特征在于,包括底板、制氢釜、提纯釜、压缩釜以及热量传输管:
所述制氢釜位于底板的上端一侧位置处,所述提纯釜位于底板的上端中间位置处,所述压缩釜位于底板的上端另一侧位置处;
所述提纯釜与制氢釜之间设置有热量传输管。
2.根据权利要求1所述的一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,其特征在于,包括测试数据获取端、温度数据获取端、能耗控制中心以及控制终端;
所述能耗控制中心包括测试数据分析单元、热量换算单元、存储端、提纯加热分析单元以及加热时长确认单元;
所述测试数据获取端,用于对测试过程中所产生的测试数据进行获取,其中测试数据包括热量传输管内部热量温度数据以及外部环境温度数据,将所获取的测试数据传输至能耗控制中心内;
所述能耗控制中心内部的测试数据分析单元,对所获取的测试数据进行接收,并根据所接收的测试数据,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取,并将所获取的不同热量散失因子传输至存储端内进行存储;
所述温度数据获取端,用于对制氢釜的内部环境温度数据以及热量传输管的外部环境温度数据进行获取,并将所获取的不同温度数据均传输至热量换算单元内,其中,制氢釜内多个位置处均设置有对应的温度监测节点,将所获取的制氢釜的内部环境温度数据以及热量传输管的外部环境温度数据均传输至热量换算单元内;
所述热量换算单元,根据所获取的制氢釜的内部环境温度数据,对制氢釜所产生的热量进行换算,并将换算数值传输至提纯加热分析单元内;
所述提纯加热分析单元,根据所获取的热量传输管的外部环境温度数据,从存储端提取对应的温度散失因子,根据温度散失因子,对传输至提纯釜的热量参数数值进行再次确认,从而对提纯釜的加热时长进行分析获取。
3.根据权利要求2所述的一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,其特征在于,所述测试数据分析单元,对不同温度状态下的热量散失因子进行获取的具体方式为:
将外部环境温度数据标记为WDk,其中k代表不同的外部环境温度数据;
确定单组外部环境温度数据WDk,从内部热量温度数据内,对热量传输管的进入温度以及输出温度进行获取,并将进入温度标记为JR,输出温度则标记为SC;
依次对不同外部环境温度数据WDk的热量散失因子进行获取,并将属于同一热量散失因子SSk的外部环境温度数据划分为同一散失区间,并将多组不同的散失区间以及热量散失因子SSk传输至存储端内进行存储。
4.根据权利要求3所述的一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,其特征在于,所述热量换算单元,对制氢釜所产生的热量进行换算的具体方式为:
根据制氢釜内部的多个温度监测节点,得到多个温度监测节点数据,并将其标记为WDi,其中i代表不同的温度监测节点;
在制氢完毕后,将若干组温度节点数据WDi进行均值处理,得到温度均值参数CS;
采用RLH=CS×C1得到该制氢釜的热量参数数值RLH,其中C1为预设的固定系数因子,将热量参数数值RLH传输至提纯加热分析单元内。
5.根据权利要求4所述的一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,其特征在于,所述提纯加热分析单元,对传输至提纯釜的热量参数数值进行确认的具体方式为:
根据所获取的外部环境温度数据,与存储端所存储的散失区间进行比对,获取对应的热量散失因子SSk;
根据所获取的热量散失因子SSk,并对热量参数数值RLH进行提取,采用DCL=RLH×SSk得到传输至提纯釜的热量参数数值DCL;
将处理得到的加热时长T1传输至加热时长确认单元内,加热时长确认单元对加热时长T1进行确认,并将确认信号以及加热时长T1传输至控制终端内。
6.根据权利要求5所述的一种多塔多段的低能耗制氢装置的控制系统,其特征在于,所述控制终端,根据确认信号,对提纯釜的加热盘进行控制,使提纯釜进行加热,对制备完毕后的氢气再次进行提纯处理。
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