CN206751866U - 氢气加湿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氢气加湿系统，其包括：加湿恒温器，包括内腔室、环绕设置在内腔室的周围的外腔室以及温控装置，其中，内腔室用于盛放脱盐水；外腔室用于盛放导热油；温控装置用于控制导热油的温度；第一气路，用于将氢气输送至内腔室中；第二气路，用于自内腔室输出加湿后的氢气，并输送至终端设备。本实用新型提供的氢气加湿系统，其不仅结构简单、体积小、氢气湿度控制精度高，而且可以避免脱盐水的浪费，从而减少了钢材冶炼成本。

Description

氢气加湿系统

技术领域

本实用新型涉及氢气加湿技术领域，具体地，涉及一种氢气加湿系统。

背景技术

在冶金领域生产工艺中，氢气加湿系统是钢材退火不可缺少的设备之一。为了保证钢材性能，一般采用湿的氢气作为还原气体或保护气体。为了使氢气具有一定的湿度，需要在干燥的氢气中加入水蒸气。

现有的氢气加湿系统包括盛放有脱盐水的加湿槽，使干燥的氢气通过该加湿槽，并通过控制水温来保证氢气的湿度。为了避免水温波动太大，现有的氢气加湿系统还包括预热槽，脱盐水先经过预热槽，再进入加湿槽。

但是，由于管路过长，往往会因结露而导致氢气湿度下降，为此，还需要设置加湿前换热器和加湿后换热器。因此，现有的氢气加湿系统具有结构复杂、体积大、氢气湿度的控制难度大的缺陷。

另外，现有的氢气加湿系统将冷凝后的脱盐水直接排掉，从而造成脱盐水的浪费，增加了钢材冶炼成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种氢气加湿系统，其不仅结构简单、体积小、氢气湿度控制精度高，而且可以避免脱盐水的浪费，从而减少了钢材冶炼成本。

为实现本实用新型的目的而提供一种氢气加湿系统，包括：

加湿恒温器，包括内腔室、环绕设置在所述内腔室的周围的外腔室以及温控装置，其中，所述内腔室用于盛放脱盐水；所述外腔室用于盛放导热油；所述温控装置用于控制所述导热油的温度；

第一气路，用于将氢气输送至所述内腔室中；

第二气路，用于自所述内腔室输出加湿后的氢气，并输送至终端设备。

优选的，所述导热油的液面高度不小于所述外腔室的总高度的二分之一，同时不大于所述外腔室的总高度的三分之二。

优选的，在所述外腔室的外部包覆有保温层。

优选的，还包括液面检测装置和报警装置，其中，

所述液面检测装置用于检测所述内腔室中所述脱盐水的液面高度，并将其发送至所述报警装置；

所述报警装置用于判断所述液面高度是否超出预设高度范围，若是，则发出报警。

优选的，所述预设高度范围的上限值为所述脱盐水的液面距离所述内腔室的顶部115mm的位置处；所述预设高度范围的下限值为所述脱盐水的液面距离所述内腔室的底部100mm的位置处。

优选的，还包括压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述内腔室的压力，并将其发送至所述报警装置；

所述报警装置用于判断所述压力是否大于预设压力阈值，若是，则发出报警。

优选的，所述预设压力阈值为0.4MPa。

优选的，在所述第一气路上设置有第一回火器，用于防止氢气回流。

优选的，在所述第二气路上沿氢气的传输方向依次设置有单向阀、过滤器、第一质量流量控制器和第一通断开关。

优选的，还包括第三气路，所述第三气路与所述第二气路相互并联，用于向所述终端设备输送干燥氢气；

在所述第三气路上沿所述干燥氢气的传输方向依次设置有第二质量流量控制器、第二通断开关和第二回火器。

优选的，还包括第四气路，所述第四气路的输出端连接在所述第二气路上，且位于所述过滤器与第一质量流量控制器之间，用于向所述第二气路，或者向所述第二气路和第三气路输送吹扫气体；

在所述第四气路上沿所述吹扫气体的输送方向依次设置有第三通断开关和第三质量流量控制器。

优选的，还包括柜体；所述加湿恒温器、第一气路、第二气路、第三气路和第四气路设置在所述柜体中；

在所述柜体的背面设置有进气接口和出气接口，所述进气接口与所述第一气路的输入端连接；所述出气接口与所述第二气路的输出端连接；

在所述柜体的正面设置有显示面板和控制面板，其中，所述显示面板用于显示所述第二气路、第三气路和第四气路的气体流量；所述控制面板用于手动控制所述第一质量流量控制器、第二质量流量控制器和第三质量流量控制器，以及所述第一通道开关、第二通道开关和第三通道开关。

优选的，在所述柜体的底部设置有滚轮及可调地脚。

优选的，所述温控装置包括加热元件、温度传感器和控制器，其中，

所述加热元件设置在所述外腔室的侧壁中，用以通过所述侧壁来间接加热所述导热油；

所述温度传感器用于检测腔室侧壁的实时温度，并将其发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述实时温度控制所述加热元件的输出功率，以使所述导热油的温度达到预设的目标温度。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的氢气加湿系统，其包括加湿恒温器，该加湿恒温器包括内腔室、环绕设置在该内腔室的周围的外腔室以及温控装置，其中，内腔室用于盛放脱盐水；外腔室用于盛放导热油；温控装置用于控制导热油的温度，从而间接控制内腔室内的脱盐水温度。本实用新型提供的氢气加湿系统通过采用上述加湿恒温器，具有结构简单、体积小、氢气湿度控制精度高的优势。同时，本实用新型提供的氢气加湿系统无需排出脱盐水，可以避免脱盐水的浪费，从而减少了钢材冶炼成本。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的氢气加湿系统的原理图；

图2为本实用新型第二实施例提供的氢气加湿系统的原理图；

图3为本实用新型第三实施例提供的氢气加湿系统的原理图；

图4为本实用新型提供的氢气加湿系统的背面总成图；

图5为本实用新型提供的氢气加湿系统的正面总成图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的氢气加湿系统进行详细描述。

图1为本实用新型第一实施例提供的氢气加湿系统的原理图。请参阅图1，氢气加湿系统包括加湿恒温器、第一气路12和第二气路13。其中，加湿恒温器包括内腔室42、环绕设置在该内腔室42的周围的外腔室41以及温控装置(图中未示出)，其中，内腔室42用于盛放脱盐水15；外腔室41用于盛放导热油14；温控装置用于控制导热油14的温度，从而间接控制内腔室内的脱盐水温度。

具体地，上述温控装置包括加热元件、温度传感器和控制器，其中，加热元件例如可以为加热棒，其可以设置在外腔室41的侧壁中，用以通过腔室侧壁来间接加热导热油14。温度传感器用于检测腔室侧壁的实时温度，并将其发送至控制器；控制器用于根据该实时温度控制加热元件的输出功率，以使导热油14的温度达到预设的目标温度。由此，通过借助上述温控装置对导热油14温度进行闭环控制，可以实现对脱盐水15的温度的精确控制。

第一气路12的进气端与氢气源(图中未示出)连接，第一气路12的出气端与内腔室42连接，用于将氢气输送至内腔室42中。优选的，在第一气路12上设置有第一回火器6，用于防止氢气回流，造成氢气燃烧爆炸。

第二气路13的进气端与内腔室42连接，第二气路13的出气端与终端设备连接，用于自内腔室42输出加湿后的氢气，并输送至终端设备。该终端设备诸如为钢铁还原炉等的需要湿的氢气的设备。优选的，在第二气路13上沿氢气的传输方向(由右向左)依次设置有单向阀7、过滤器8、第一质量流量控制器3和第一通断开关5。其中，单向阀7用于避免加湿后的氢气回流。过滤器8用于滤除氢气中的杂质。第一质量流量控制器3用于控制第二气路13位于过滤器8下游的气体流量。第一质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)通常由流量传感器、流量调节阀、放大控制电路和分流器控制通道等部件组成，其能够实现对气体流量的闭合控制，从而可以精确控制气体流量，同时还具有相应时间快、操作方便、性能稳定可靠的优点。第一通断开关5用于接通或断开第二气路13。第一通断开关5可以为手动截止阀。

本实施例提供的氢气加湿系统，其通过采用上述加湿恒温器，具有结构简单、体积小、氢气湿度控制精度高的优势。同时，本实用新型提供的氢气加湿系统无需排出脱盐水，可以避免脱盐水的浪费，从而减少了钢材冶炼成本。

由于导热油14的液面高度过低会影响加热速率，而导热油14的液面高度过高有可能发生外腔室41的顶盖被顶出的危险。为此，优选的，导热油14的液面高度不小于外腔室41的总高度的二分之一，同时不大于外腔室41的总高度的三分之二。在该范围内的导热油14的液面高度可以在保证加热速率的同时，避免上述风险的发生。

优选的，在所述外腔室的外部包覆有保温层(图中未示出)，以缩短导热油14的升温时间，从而提高了加热效率。

进一步优选的，氢气加湿系统还包括液面检测装置17和报警装置18，其中，液面检测装置17用于检测内腔室42中脱盐水的液面高度，并将其发送至报警装置18。报警装置18用于判断液面高度是否超出预设高度范围，若是，则发出报警。上述液面检测装置17具体可以包括上限传感器和下限传感器，用以在脱盐水的液面高度到达二者所在高度时，向报警装置17发送信号，报警装置17在接收到该信号时，即判断脱盐水的液面高度超出预设高度范围，并发出报警。

借助上述液面检测装置17和报警装置18，可以使操作人员及时获知脱盐水的液面高度发生异常情况，从而可以避免危险发生。优选的，上述预设高度范围的上限值为脱盐水的液面距离内腔室41的顶部115mm的位置处；预设高度范围的下限值为脱盐水的液面距离内腔室41的底部100mm的位置处。

另外优选的，氢气加湿系统还包括压力检测装置16，该压力检测装置16用于检测内腔室41的压力，并将其发送至报警装置18；报警装置18用于判断该压力是否大于预设压力阈值，若是，则发出报警。上述预设压力阈值优选为0.4MPa。

图2为本实用新型第二实施例提供的氢气加湿系统的原理图。请参阅图2，本实施例提供的氢气加湿系统与上述第一实施例相比，其区别仅在于，增设了第三气路22。

具体地，第三气路22与第二气路13相互并联，用于向终端设备输送干燥氢气。并且，在第三气路13上沿干燥氢气的传输方向依次设置有第二质量流量控制器25、第二通断开关24和第二回火器23。其中，第二质量流量控制器25用于控制第三气路13的气体流量；第二通断开关24用于接通或断开第三气路13；第二回火器23用于防止氢气回流，造成氢气燃烧爆炸。

在实际应用中，根据不同的工艺需要，借助上述第三气路，可以选择在向终端设备通入湿的氢气的同时，向终端设备通入干燥氢气；或者，也可以选择单独向终端设备通入干燥氢气。

图3为本实用新型第三实施例提供的氢气加湿系统的原理图。请参阅图3，本实施例提供的氢气加湿系统与上述第二实施例相比，其区别仅在于，增设了第四气路31。

具体地，第四气路31的输出端连接在第二气路13上，且位于过滤器8与第一质量流量控制器3之间，用于向第二气路13，或者向第二气路13和第三气路22输送吹扫气体，用以在完成氢气加湿之后，清除气路中的残留氢气。该吹扫气体例如可以为氮气。并且，在第四气路31上沿吹扫气体的输送方向(由左至右)依次设置有第三通断开关33和第三质量流量控制器32。其中，第三通断开关33用于接通或断开第四气路31；第三质量流量控制器32用于控制第四气路31的气体流量。

图4为本实用新型提供的氢气加湿系统的背面总成图。图5为本实用新型提供的氢气加湿系统的正面总成图。请参阅图4和图5，在上述第三实施例的基础上，氢气加湿系统还包括柜体1。加湿恒温器4、第一气路12、第二气路13、第三气路22和第四气路31，以及气路上的各个器件均设置在柜体1中，图4示出了柜体1背面的内部器件。

而且，在柜体1的背面设置有进气接口5和出气接口11，其中，进气接口5与第一气路12的输入端连接，氢气源(图中未示出)通过该进气接口5向第一气路12提供氢气。出气接口11与第二气路13的输出端连接，终端设备通过该出气接口11接收来自第二气路13的湿的氢气。

此外，如图5所示，在柜体1的正面设置有显示面板19和控制面板20。其中，显示面板19用于显示第二气路13、第三气路22和第四气路31的气体流量，具体地，可以在显示面板19上设置分别显示上述三条气路的流量显示仪21。控制面板20用于手动控制第一质量流量控制器3、第二质量流量控制器25和第三质量流量控制器32，以及第一通道开关5、第二通道开关24和第三通道开关33。具体地，可以通过在控制面板20上设置可供操作人员手动操作的控制扭51。

优选的，在柜体1的底部设置有滚轮及可调地脚10，以使柜体1可以随时移动，并利用可调地脚在任意地点固定，从而可以使氢气加湿系统的工作地点更灵活。

综上所述，本实用新型提供的氢气加湿系统通过采用上述加湿恒温器，具有结构简单、体积小、氢气湿度控制精度高的优势。同时，本实用新型提供的氢气加湿系统无需排出脱盐水，可以避免脱盐水的浪费，从而减少了钢材冶炼成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种氢气加湿系统，其特征在于，包括：

加湿恒温器，包括内腔室、环绕设置在所述内腔室的周围的外腔室以及温控装置，其中，所述内腔室用于盛放脱盐水；所述外腔室用于盛放导热油；所述温控装置用于控制所述导热油的温度；

第一气路，用于将氢气输送至所述内腔室中；

第二气路，用于自所述内腔室输出加湿后的氢气，并输送至终端设备。

2.根据权利要求1所述的氢气加湿系统，其特征在于，所述导热油的液面高度不小于所述外腔室的总高度的二分之一，同时不大于所述外腔室的总高度的三分之二。

3.根据权利要求1所述的氢气加湿系统，其特征在于，在所述外腔室的外部包覆有保温层。

4.根据权利要求1所述的氢气加湿系统，其特征在于，还包括液面检测装置和报警装置，其中，

所述液面检测装置用于检测所述内腔室中所述脱盐水的液面高度，并将其发送至所述报警装置；

所述报警装置用于判断所述液面高度是否超出预设高度范围，若是，则发出报警。

5.根据权利要求4所述的氢气加湿系统，其特征在于，所述预设高度范围的上限值为所述脱盐水的液面距离所述内腔室的顶部115mm的位置处；所述预设高度范围的下限值为所述脱盐水的液面距离所述内腔室的底部100mm的位置处。

6.根据权利要求4所述的氢气加湿系统，其特征在于，还包括压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述内腔室的压力，并将其发送至所述报警装置；

所述报警装置用于判断所述压力是否大于预设压力阈值，若是，则发出报警。

7.根据权利要求6所述的氢气加湿系统，其特征在于，所述预设压力阈值为0.4MPa。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的氢气加湿系统，其特征在于，在所述第一气路上设置有第一回火器，用于防止氢气回流。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的氢气加湿系统，其特征在于，在所述第二气路上沿氢气的传输方向依次设置有单向阀、过滤器、第一质量流量控制器和第一通断开关。

10.根据权利要求9所述的氢气加湿系统，其特征在于，还包括第三气路，所述第三气路与所述第二气路相互并联，用于向所述终端设备输送干燥氢气；

在所述第三气路上沿所述干燥氢气的传输方向依次设置有第二质量流量控制器、第二通断开关和第二回火器。

11.根据权利要求10所述的氢气加湿系统，其特征在于，还包括第四气路，所述第四气路的输出端连接在所述第二气路上，且位于所述过滤器与第一质量流量控制器之间，用于向所述第二气路，或者向所述第二气路和第三气路输送吹扫气体；

在所述第四气路上沿所述吹扫气体的输送方向依次设置有第三通断开关和第三质量流量控制器。

12.根据权利要求11所述的氢气加湿系统，其特征在于，还包括柜体；所述加湿恒温器、第一气路、第二气路、第三气路和第四气路设置在所述柜体中；

在所述柜体的背面设置有进气接口和出气接口，所述进气接口与所述第一气路的输入端连接；所述出气接口与所述第二气路的输出端连接；

在所述柜体的正面设置有显示面板和控制面板，其中，所述显示面板用于显示所述第二气路、第三气路和第四气路的气体流量；所述控制面板用于手动控制所述第一质量流量控制器、第二质量流量控制器和第三质量流量控制器，以及所述第一通道开关、第二通道开关和第三通道开关。

13.根据权利要求12所述的氢气加湿系统，其特征在于，在所述柜体的底部设置有滚轮及可调地脚。

14.根据权利要求1所述的氢气加湿系统，其特征在于，所述温控装置包括加热元件、温度传感器和控制器，其中，

所述加热元件设置在所述外腔室的侧壁中，用以通过所述侧壁来间接加热所述导热油；

所述温度传感器用于检测腔室侧壁的实时温度，并将其发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述实时温度控制所述加热元件的输出功率，以使所述导热油的温度达到预设的目标温度。