CN205295483U - 一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统 - Google Patents

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许世森
郑建涛
徐海卫
裴杰
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Abstract

一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，该系统包括电解槽，电解槽的氢气出口与分离冷却纯化装置入口相连接，分离冷却纯化装置出口与干燥装置氢气入口相连接，干燥装置氢气出口与缓冲罐入口相连接，缓冲罐出口依次与多级氢气压缩机相连接，多级氢气压缩机出口与氢气储罐相连，还包括与多级氢气压缩机连接的电动机，连接在相邻氢气压缩机间用于冷却氢气压缩机的换热器，换热器回收的压缩热被用于干燥装置内吸附剂的再生；氢气压缩过程采用多级压缩、级间冷却方式，冷却水回收压缩过程产生的热量，进入干燥装置，为吸附剂的再生提供热量，降低压缩机入口氢气温度，减小压缩机耗功，同时将压缩机级间冷却装置与干燥装置相互耦合，简化了系统结构。

Description

一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统
技术领域
本实用新型属于电解水制氢技术领域，特别涉及一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统。
背景技术
氢能清洁无污染，并且高效，可再生，被视为未来最有潜力的能量载体。在目前的各种制氢技术中，利用可再生能源产生的电能进行电解水制氢是较为成熟和节能环保的能源转换技术。
制备出的氢气通常利用氢气压缩机加压，进而贮存于氢气罐(瓶)中。压缩机是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置。在机械能转换为气体压力能的过程中，氢气被强烈的压缩，温度骤升，产生大量的热量，同时压气机机械部件高速运转也会产生大量的摩擦热。这些热量如不能按要求及时转移出去，会使空压机运行温度升高，导致润滑油氧化，润滑性能降低，出风量下降，功率消耗增大。最理想的氢气压缩过程为等温压缩。
电解水过程由于是气液共存的，在氢气中会含有水分。工业上常用的氢气干燥方法主要有很多，可用液体如硫酸、溴化锂等来吸收气体中的水分，也可用活性固体来吸收，常用的固体干燥剂有氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钙、过氯酸镁等。电解水制氢较为普遍的干燥方法是先用低温冷冻法除去大量水，再用多孔性的固体吸附剂进行深度吸水。吸附剂吸附水分后，其干燥能力逐渐下降，当达到饱和失去吸附能力时，必须停止工作进行再生处理。吸附剂的再生方法，一般采用加热方法(也有采用降低压力或抽真空的方法)，使被吸附的水分脱吸出来，吸附剂的再生过程将消耗大量的热量。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，大幅降低了氢气压缩功，同时回收压缩热，提高了能量利用效率。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，包括电解槽1，电解槽1的氢气出口与分离冷却纯化装置2入口相连接，分离冷却纯化装置2出口与干燥装置3氢气入口相连接，干燥装置3氢气出口与缓冲罐4入口相连接，缓冲罐4出口依次与多级氢气压缩机相连接，多级氢气压缩机出口与氢气储罐8相连，还包括与多级氢气压缩机连接的电动机9，连接在相邻氢气压缩机间用于冷却氢气压缩机的换热器，换热器回收的压缩热被用于干燥装置3内吸附剂的再生。
所述换热器降低氢气压缩机入口氢气温度，回收压缩过程产生的热量，同时起到减小氢气压缩机耗功作用。
所述多级氢气压缩机为三级，分别为第一级氢气压缩机5、第二级氢气压缩机6和第三级氢气压缩机7；相应的，换热器为连接在第二级氢气压缩机6和第三级氢气压缩机7间的第一换热器10以及连接在第一级氢气压缩机5和第二级氢气压缩机6间的第二换热器11。
所述干燥装置3包括气体加热器12，通过上部四通阀13与气体加热器12连接的再生塔14和吸附塔15，通过下部四通阀18与气体加热器12依次连接的气体冷却器16和汽水分离器17。
所述干燥装置本身有两个吸收塔，当其中一个吸收塔处于吸湿过程中，另一个则处于再生过程，干燥器能够连续的工作。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型系统采用多级压缩、级间冷却方式，有效降低了压缩机入口气体的温度，大幅降低压缩功，提高压缩机效率。
2)本实用新型系统回收压缩热，用于吸附剂的再生，提高了系统整体的能量利用效率。
3)本实用新型系统将压缩热回收利用子系统与吸附再生子系统耦合，有效利用了回收热量，不必单独为氢气换热器设置热源，简化系统结构，节约能源，提高系统整体能量利用效率。
附图说明
图1是本实用新型系统示意图。
图2是本实用新型干燥装置流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。下述内容不是对本实用新型保护范围的限制，任何在本实用新型基础上做出的改进和变化都在本实用新型的保护范围之内。
如图1所示，本实用新型一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，包括电解槽1，电解槽1的氢气出口与分离冷却纯化装置2入口相连接，分离冷却纯化装置2出口与干燥装置3氢气入口相连接，干燥装置3氢气出口与缓冲罐4入口相连接，缓冲罐4出口依次与多级氢气压缩机相连接，多级氢气压缩机出口与氢气储罐8相连，还包括与多级氢气压缩机连接的电动机9，连接在相邻氢气压缩机间用于冷却氢气压缩机的换热器，换热器回收的压缩热被用于干燥装置3内吸附剂的再生。
所述换热器降低氢气压缩机入口氢气温度，回收压缩过程产生的热量，同时起到减小氢气压缩机耗功作用。
作为本实用新型的优选实施方式，所述多级氢气压缩机为三级，分别为第一级氢气压缩机5、第二级氢气压缩机6和第三级氢气压缩机7；相应的，换热器为连接在第二级氢气压缩机6和第三级氢气压缩机7间的第一换热器10以及连接在第一级氢气压缩机5和第二级氢气压缩机6间的第二换热器11。
如图2所示，所述干燥装置3包括气体加热器12，通过上部四通阀13与气体加热器12连接的再生塔14和吸附塔15，通过下部四通阀18与气体加热器12依次连接的气体冷却器16和汽水分离器17。
如图1所示，本实用新型电解水制氢气体压缩热回收利用系统的压缩热回收利用方法，电解槽1氢气出口的氢气经过分离冷却纯化装置2的分离冷却纯化工序，进入干燥装置3，干燥后的氢气进入缓冲罐4缓存，氢气压缩过程采用多级压缩方式，缓冲罐4出口依次与多级氢气压缩机相连接，被压缩后的高压氢气进入储罐8贮存；冷却水S1先经过第一换热器10，换热器10出口水流S2再进入第二换热器11，吸收多级氢气压缩机出口氢气中的热量，温度升高，温度较高的水流S3进入干燥装置3，用于吸附剂的再生。
如图2所示，所述干燥装置3内压缩热回收利用方法，具体为：气体加热器12的热源由第二换热器11出口温度较高的水流S3提供，温度降低后的水流S4返回至换热器10入口与冷却水S1合流；分离冷却纯化装置2出口的氢气S5先经过阀门20，阀门20出口氢气S7先经过气体加热器12加热，温度较高的气流S8再经过上部四通阀13，气流S9进入再生塔14加热吸附剂；从再生塔14出口流出的带水汽的气流S10经过下部四通阀18，出口气流S11先经过气体冷却器16，S16为气体冷却器16的入口冷却水，S17为气体冷却器16的冷却水出口水流，气体冷却器16出口气流S12和进入汽水分离器17除水，除水后的气流S13再经过下部四通阀18，四通阀18出口气流S14至吸附塔15吸附干燥，干燥后的气流S15进入四通阀13,产品气S6经上部四通阀13外送，进入储气罐4；当再生塔14加热、冷却结束，吸附塔15工作结束时，即进行两塔倒换，倒换时上部四通阀13和下部四通阀18必须同步，每个过程再生与吸附同时进行。
本实用新型干燥装置本身有两个吸收塔，当其中一个吸收塔处于吸湿过程中，另一个则处于再生过程，干燥器能够连续的工作。
对于电解水制氢系统，在氧气侧也可以采用上述氢气侧相同的方法。

Claims (3)

1.一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，其特征在于：包括电解槽(1)，电解槽(1)的氢气出口与分离冷却纯化装置(2)入口相连接，分离冷却纯化装置(2)出口与干燥装置(3)氢气入口相连接，干燥装置(3)氢气出口与缓冲罐(4)入口相连接，缓冲罐(4)出口依次与多级氢气压缩机相连接，多级氢气压缩机出口与氢气储罐(8)相连，还包括与多级氢气压缩机连接的电动机(9)，连接在相邻氢气压缩机间用于冷却氢气压缩机的换热器，换热器回收的压缩热被用于干燥装置(3)内吸附剂的再生。
2.根据权利要求1所述一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，其特征在于：所述多级氢气压缩机为三级，分别为第一级氢气压缩机(5)、第二级氢气压缩机(6)和第三级氢气压缩机(7)；相应的，换热器为连接在第二级氢气压缩机(6)和第三级氢气压缩机(7)间的第一换热器(10)以及连接在第一级氢气压缩机(5)和第二级氢气压缩机(6)间的第二换热器(11)。
3.根据权利要求1所述一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统，其特征在于：所述干燥装置(3)包括气体加热器(12)，通过上部四通阀(13)与气体加热器(12)连接的再生塔(14)和吸附塔(15)，通过下部四通阀(18)与气体加热器(12)依次连接的气体冷却器(16)和汽水分离器(17)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105420750A (zh) * 2015-12-10 2016-03-23 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种电解水制氢气体压缩热回收利用系统及方法
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