CN208440712U - 一种氢气发生器内部吹扫净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢气发生器内部吹扫净化系统，包括通过管路相连的氢气发生器、气水分离器、液封和氢气净化器，所述的氢气发生器通过单向阀一与气水分离器相连，气水分离器通过多通接口与液封相连，所述的氢气净化器包括至少两组净化器缸，各净化器缸的下部通过管道连接形成回路一，回路一上相邻两组净化器缸之间均设置有两组电磁阀，各净化器缸的下部还与回路一并联设置有回路二，回路二上设置有与回路一等数量的电磁阀，相邻两组净化器缸的上部还连接有压力调节阀，各净化器缸的上部分别连接出口管路，所述的多通接口还通过管路分别连接在回路一相邻两组电磁阀之间，液封通过管路分别连接在回路二相邻两组电磁阀之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种氢气发生装置，具体涉及一种氢气发生器内部吹扫净化系统。
背景技术
传统大型氢气发生装置多采用外接惰性气体排出内部残留气体，然后再将惰性气体分离出氢气，不仅增加了外接气源的繁琐工艺，还要增加惰性气体的分离装置，使整个过程操作复杂，不利于安全生产，增加了危险因素。此新型技术不用外接气源，通过自身产生的气源将内部气体排空，大大简化了工艺过程和操作步骤，提高操作的安全性，缩减了生产投入成本。
氢气作为的最高效清洁能源，成为各国研究的热点，以纯水电解制取氢气作为最为环保的技术得到广泛推广，各类电解制氢发生装置应运而生。由于氢气作为可燃易爆气体，所以在整个制氢装置正式输出氢气前要进行内部气体置换，以降低系统内残存的空气，防止爆炸。
氢气爆炸极限为4.1％～74.2％，传统制氢装置工艺管道复杂，内部空气残留较多，产生的氢气纯度不够，并且带有碱性气体，可能会达到爆炸极限，所以需要外接气源，将内部空气置换净化，一般以氮气为主，经过外部氮气瓶，将氮气吹入制氢装置内，将内部残留空气排出，已达到排空置换的目的。外接气源后，需增加除氮工艺步骤，使得制氢装置内工艺管路复杂，并且不能实现自动化控制。传统制氢装置开机制氢时间很长，需要几个小时，无法做到开机制氢快速出氢的效果，因此必须外接气源来实现吹扫置换内部空气。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种不需要外接外部气源的系统，实现对氢气发生器装置的内部吹扫净化。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种氢气发生器内部吹扫净化系统，包括通过管路相连的氢气发生器、气水分离器、液封和氢气净化器，所述的氢气发生器通过单向阀一与气水分离器相连，气水分离器通过多通接口与液封相连，所述的氢气净化器包括至少两组净化器缸，各净化器缸的下部通过管道连接形成回路一，回路一上相邻两组净化器缸之间均设置有两组电磁阀，各净化器缸的下部还与回路一并联设置有回路二，回路二上设置有与回路一等数量的电磁阀，相邻两组净化器缸的上部还连接有压力调节阀，各净化器缸的上部分别连接出口管路，所述的多通接口还通过管路分别连接在回路一相邻两组电磁阀之间，液封通过管路分别连接在回路二相邻两组电磁阀之间。
进一步的，所述的气水分离器多通接口与液封之间还设置有电磁阀。
进一步的，气水分离器多通接口还通过泄压阀连通液封。
进一步的，所述的出口管路与液封之间还设置有在线监测装置。所述的在线监测装置还通过管路并联设置有单向阀十
进一步的，在线监测装置的前部设置有压力检测调节装置二。
进一步的，所述的氢气净化装置净化器A缸和净化器B缸中还填充有催化剂。
进一步的，所述的催化剂为分子筛或者分子筛与钯触媒的混合体。
进一步的，所述的氢气净化装置净化器A缸和净化器B缸分别通过单向阀八和单向阀九连接出口管路。
进一步的，所述的出口管路上还设置有压力检测调节装置一。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1)本发明内部工艺管道简单，无碱性气体存在，在纯度要求较低时，可以直接输出，因此可以作为内部吹扫置换的气源直接使用。
2)氢气发生器可采用PEM无碱纯水电解制氢装置，其制氢速率快，五分钟即可输出较高纯度氢气，可以实现自给排空置换净化的气源，并且可以实现自动化控制，不需额外增加去除外来气源的工艺管路，操作简单，大大提高工作效率。
3)内部采用双套净化装置，可以一套吹扫净化，另一套则进行再生置换，不用更换催化剂完成实现内部净化，大大优于传统制氢中更换催化剂的技术，减少了成本，延长使用寿命。
4)不用外接气源，通过自身产生的气源将内部气体排空，减少了分离外接气源所带来杂质气体的分离，使整个系统净化效果更好，大大简化了工艺过程和操作步骤，提高操作的安全性，缩减了生产投入成本。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的结构示意图；
图中，1、氢气发生器，2、气水分离器，3、净化器A缸，4、净化器B缸，5、液封，6、单向阀一，7、电磁阀七，8、泄压阀，9、电磁阀二，10、电磁阀三，11、电磁阀四，12、电磁阀五，13、压力调节阀六，14、单向阀八，15、单向阀九，16、单向阀十，17、在线监测装置，18、压力检测调节装置一，19、单向阀十一,20、出口管路，21、多通接头，22、阻火器，23、手动调节阀，24、单向阀十一，25、单向阀十二，26、压力检测调节装置二，27、净化器C缸，28、单向阀十三，29、电磁阀十四，30、电磁阀十五，31、压力调节阀十六，32、电磁阀十七，33、电磁阀十八。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中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他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种氢气发生器内部吹扫净化系统，包括通过管路相连的氢气发生器1、气水分离器2、液封5和氢气净化器，所述的氢气发生器1通过单向阀一6与气水分离器2相连，所述的氢气净化器包括净化器A缸3和净化器B缸4，净化器A缸3的下部设置有电磁阀二9，净化器B缸4下部设置有电磁阀三10，电磁阀二9和电磁阀三10串联形成回路一，净化器A缸3和净化器B缸4的下部还与回路一并联设置有回路二，回路二上设置有电磁阀四11和电磁阀五12。
净化器A缸3与净化器B缸4上部通过管道联通并设置有压力调节阀六13，净化器A缸3通过单向阀八14连接出口管路20，净化器B缸4通过单向阀九15连接出口管路20，出口管路20上还设置有压力检测调节装置一18、单向阀十一19和阻火器22。所述的气水分离器2出口端通过多通接口21分别连接液封5和氢气净化装置电磁阀二9与电磁阀三10之间的管路，所述的液封5还通过管路连接电磁阀四11与电磁阀五12之间的管路。
所述的气水分离器2多通接口21与液封5之间还设置有电磁阀七7，气水分离器多通接口21还通过泄压阀8连通液封5。
所述的氢气出口管路20与液封5之间还设置有压力调节装置二26、手动调节阀23、单向阀十一24、单向阀十二25、在线监测装置17和单向阀十16。单向阀十二25、在线监测装置17和手动调节阀23依次串联，和串联的单向阀十16、单向阀十一24并联后再与压力调节装置二26连接。。本实施例中在线监测装置17采用美国菲美特公司生产的在线监测装置，其包括DPT800露点仪和PGA500常量氧分析仪。在运行时，单向阀十16在管路压力大于0.3MPa时开启泄压低于0.2～0.3MPa时关闭，保护在线监测装置不受损害。压力调节装置二26为减压阀，降低净化后氢气的压力，避免在线监测装置受到损坏。压力调节装置二26与单向阀十16双重保护，有效保证了监测数据的稳定性和装置的安全性。
所述的氢气净化装置净化器A缸3和净化器B缸4中还填充有分子筛催化剂。
本装置在使用时具体步骤如下，
当在氢气发生器1获得氢气后，经过单向阀一6进入气水分离器2，获得较为纯净的氢气，经气水分离器2气液分离后进入氢气净化器进口端(即电磁阀二9与电磁阀三10与多通接口21连接的管路)，此时电磁阀二9、电磁阀三10、电磁阀四11、电磁阀五12关闭，电磁阀七7开启，将开始产生的氢气经过此管路输送到液封5内后，排入大气，将这一管路内的空气净化排空。
氢气发生器1是连续产气的，完成上面的排空后，关闭电磁阀七7，开启电磁阀二9和电磁阀五12，此时产生的氢气进入净化器A缸3底部，然后经过净化到达顶部，压力检测调节装置一18此时关闭，出口管路20无法输出氢气，达到一个保压过程，输送来的氢气经过压力调节阀六13进入净化器B缸4顶部，通过压力输送到净化器B缸4底部，对净化器B缸4进行内部气体置换净化，排空内部气体，经过电磁阀五12后进入液封，最后排入大气。
接着关闭电磁阀二9和电磁阀五12，开启电磁阀三10和电磁阀四11，此时产生的氢气进入净化器B缸4底部，然后经过净化到达顶部，压力检测调节装置一18此时关闭，无法输出氢气，达到一个保压过程，输送来的氢气经过压力调节阀六13进入净化器A缸3顶部，通过压力输送到净化器A缸3底部，对净化器A缸3进行内部气体置换净化，排空内部气体，经过电磁阀四11后进入液封，最后排入大气。
经过上述步骤，管路内部气体净化排空完毕，开始正式生产工作。氢气发生器1获得氢气后，经过单向阀一6进入气水分离器2，获得较为纯净的氢气，经气水分离器气液分离后进入氢气净化器进口端。此时，电磁阀七7、电磁阀三10、电磁阀四11关闭，电磁阀二9和电磁阀五12开启，此时产生的氢气进入净化器A缸3底部，然后经过净化到达顶部，氢气经单向阀八14到达压力检测调节装置一18，此时，压力检测调节装置一18设定一个固定压力值，只要压力超过设定压力，氢气才可经出口管路20输出，通过压力调节装置保证输出压力稳定，气量平稳。在上述过程中，由于压力检测调节装置一18的限压作用，会有少量氢气经压力调节阀六13进入净化器B缸4，对净化器B缸4内的催化剂进行置换净化，反应后的氢气然后进入液封5排空。当在线监测装置17测定达到设定值(本实施例中采用固定时间设定)后，关闭电磁阀二9和电磁阀五12，开启电磁阀三10和电磁阀四11，然后氢气经净化器B缸4净化，净化过程参考净化器A缸的净化步骤，当在线监测装置17测定达到设定值后重复上述步骤。
单向阀八14、单向阀十一19、单向阀十一24、单向阀十二25隔绝外部气体进入内部，防止内部吹扫净化效果失效，泄压阀8起到安全保护作用，当内部产生氢气压力超过安全压力时，自动开启，将内部氢气通过液封排入大气，另外在氢气发生器1停止供气后，系统内部残留氢气，通过电磁阀七7开启，将内部残留的氢气排入大气中，避免氢气的内部积聚，造成爆炸的危险因素。
实施例2
一种氢气发生器内部吹扫净化系统，包括通过管路相连的氢气发生器1、气水分离器2、液封5和氢气净化器，所述的氢气发生器1通过单向阀一6与气水分离器2相连，所述的氢气净化器包括净化器A缸3、净化器B缸4净化器C缸27。各净化器缸的下部通过管路设置有回路一，回路一上净化器A缸3与净化器B缸4之间设置有电磁阀二9和电磁阀三10，回路一上净化器B缸4余净化器C缸27之间还设置有电磁阀十七32和电磁阀十四29。净化器A缸3、净化器B缸4净化器C缸27的下部还与回路一并联设置有回路二，回路二上依次串联设置有电磁阀四11、电磁阀五12、电磁阀十八33、电磁阀十五30。液封分别连接在回路二上电磁阀四11、电磁阀五12之间和电磁阀十八33、电磁阀十五30之间。
净化器A缸3与净化器B缸4、净化器C缸27上部通过管道联通，净化器A缸3与净化器B缸4之间设置有压力调节阀六13，净化器B缸4与净化器C缸之间设置有压力调节阀十六31。净化器A缸3通过单向阀八14连接出口管路20，净化器B缸4通过单向阀九15连接出口管路20，净化器C缸27通过单向阀十六31连接出口管路20。出口管路20上还设置有压力检测调节装置一18、单向阀十一19和阻火器22，压力检测调节装置一18包含至少两组压力调节阀。所述的气水分离器2出口端通过多通接口21分别连接液封5、氢气净化装置回路一上电磁阀二9和电磁阀三10间的管路、氢气净化装置回路一上电磁阀十七32和电磁阀十四29间的管路。
所述的气水分离器2多通接口21与液封5之间还设置有电磁阀七7，气水分离器多通接口21还通过泄压阀8连通液封5。
所述的氢气出口管路20与液封5之间还设置有压力调节装置二26、手动调节阀23、单向阀十一24、单向阀十二25、在线监测装置17和单向阀十16。单向阀十二25、在线监测装置17和手动调节阀23依次串联，和串联的单向阀十16、单向阀十一24并联后再与压力调节装置二26连接。。本实施例中在线监测装置17采用美国菲美特公司生产的在线监测装置，其包括DPT800露点仪和PGA500常量氧分析仪。在运行时，单向阀十16在管路压力大于0.3MPa时开启泄压低于0.2～0.3MPa时关闭，保护在线监测装置不受损害。压力调节装置二26为减压阀，降低净化后氢气的压力，避免在线监测装置受到损坏。压力调节装置二26与单向阀十16双重保护，有效保证了监测数据的稳定性和装置的安全性。
所述的氢气净化装置净化器A缸3和净化器B缸4中还填充有分子筛催化剂。
本装置在使用时具体步骤如下，
当在氢气发生器1获得氢气后，经过单向阀一6进入气水分离器2，获得较为纯净的氢气，经气水分离器2气液分离后进入氢气净化器进口端(即电磁阀二9与电磁阀三10与多通接口21连接的管路)，此时电磁阀二9、电磁阀三10、电磁阀四11、电磁阀五12、电磁阀十四29、电磁阀十五30、电磁阀十七32、电磁阀十八33关闭，电磁阀七7开启，将开始产生的氢气经过此管路输送到液封5内后，排入大气，将这一管路内的空气净化排空。
氢气发生器1是连续产气的，完成上面的排空后，关闭电磁阀七7，开启电磁阀二9和电磁阀五12，此时产生的氢气进入净化器A缸3底部，然后经过净化到达顶部，压力检测调节装置一18此时关闭，出口管路20无法输出氢气，达到一个保压过程，输送来的氢气经过压力调节阀六13进入净化器B缸4顶部，通过压力输送到净化器B缸4底部，对净化器B缸4进行内部气体置换净化，排空内部气体，经过电磁阀五12后进入液封，最后排入大气。然后关闭电磁阀五12，开启电磁阀十五30，此时产生的氢气进入净化器A缸3底部，然后经过净化到达顶部，压力检测调节装置一18此时关闭，出口管路20无法输出氢气，达到一个保压过程，输送来的氢气经过压力调节阀六13、压力调节阀十六31进入净化器C缸27顶部，通过压力输送到净化器C缸27底部，对净化器C缸27进行内部气体置换净化，排空内部气体，经过电磁阀十五30后进入液封，最后排入大气。在此，可以预见的是，可以开启电磁阀二9、电磁阀五12、电磁阀十五30，同时对净化器B缸和净化器C缸进行内部气体置换净化，其具体过程不再赘述。
上述步骤完成后，接着关闭电磁阀二9和电磁阀五12，开启电磁阀三10和电磁阀四11，此时产生的氢气进入净化器B缸4底部，然后经过净化到达顶部，压力检测调节装置一18此时关闭，无法输出氢气，达到一个保压过程，输送来的氢气经过压力调节阀六13进入净化器A缸3顶部，通过压力输送到净化器A缸3底部，对净化器A缸3进行内部气体置换净化，排空内部气体，经过电磁阀四11后进入液封，最后排入大气。在此，也可关闭电磁阀二9和电磁阀五12，开启电磁阀十四29和电磁阀四11，对净化器A缸进行净化，其原理如上述利用净化器B缸4对净化器A缸3的过程。
经过上述步骤，管路内部气体净化排空完毕，开始正式生产工作。氢气发生器1获得氢气后，经过单向阀一6进入气水分离器2，获得较为纯净的氢气，经气水分离器气液分离后进入氢气净化器进口端。此时，电磁阀七7、电磁阀三10、电磁阀四11关闭，电磁阀二9和电磁阀五12开启，此时产生的氢气进入净化器A缸3底部，然后经过净化到达顶部，氢气经单向阀八14到达压力检测调节装置一18，此时，压力检测调节装置一18设定一个固定压力值，只要压力超过设定压力，氢气才可经出口管路20输出，通过压力调节装置保证输出压力稳定，气量平稳。在上述过程中，由于压力检测调节装置一18的限压作用，会有少量氢气经压力调节阀六13和压力调节阀十六31进入净化器B缸4和净化器C缸27，对净化器B缸4和净化器C缸27内的催化剂进行置换净化，反应后的氢气然后进入液封5排空。当在线监测装置17测定达到设定值(本实施例中采用固定时间设定)后，关闭电磁阀二9和电磁阀五12，开启电磁阀三10和电磁阀四11，然后氢气经净化器B缸4净化，并对净化器A缸内的催化剂进行置换净化，净化过程参考净化器A缸的净化步骤，当在线监测装置17测定达到设定值后重复上述步骤。
单向阀八14、单向阀十一19、单向阀十一24、单向阀十二25隔绝外部气体进入内部，防止内部吹扫净化效果失效，泄压阀8起到安全保护作用，当内部产生氢气压力超过安全压力时，自动开启，将内部氢气通过液封排入大气，另外在氢气发生器1停止供气后，系统内部残留氢气，通过电磁阀七7开启，将内部残留的氢气排入大气中，避免氢气的内部积聚，造成爆炸的危险因素。
可以预见的是，根据产氢速度的不同，净化器缸可以有多个，对各个净化器缸分别净化后，单个或多个净化器缸可同时净化，同时对其它净化器缸进行置换净化，满足不同产氢速度的要求。
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；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，包括通过管路相连的氢气发生器、气水分离器、液封和氢气净化器，所述的氢气发生器通过单向阀一与气水分离器相连，气水分离器通过多通接口与液封相连，所述的氢气净化器包括至少两组净化器缸，各净化器缸的下部通过管道连接形成回路一，回路一上相邻两组净化器缸之间均设置有两组电磁阀，各净化器缸的下部还与回路一并联设置有回路二，回路二上设置有与回路一等数量的电磁阀，相邻两组净化器缸的上部还连接有压力调节阀，各净化器缸的上部分别连接氢气出口管路，所述的多通接口还通过管路分别连接在回路一相邻两组电磁阀之间，液封通过管路分别连接在回路二相邻两组电磁阀之间。
2.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的多通接口与液封之间还设置有电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，多通接口还通过泄压阀连通液封。
4.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的出口管路上还设置有压力检测调节装置一。
5.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的出口管路与液封之间还设置有在线监测装置。
6.根据权利要求5所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的在线监测装置还通过管路并联设置有单向阀，在线监测装置的前部设置有压力检测调节装置二。
7.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的净化器A缸和净化器B缸中还填充有催化剂。
8.根据权利要求7所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的催化剂为分子筛催化剂。
9.根据权利要求7所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的催化剂为分子筛催化剂与钯触媒催化剂的混合体。
10.根据权利要求1所述的一种氢气发生器内部吹扫净化系统，其特征在于，所述的净化器A缸通过单向阀八连接出口管路，净化器B通过单向阀九连接氢气出口管路。
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Denomination of utility model: An internal purging and purification system for hydrogen generator Effective date of registration: 20221101 Granted publication date: 20190129 Pledgee: Bank of China Limited Jinan high tech sub branch Pledgor: Shandong Saikesaisi Hydrogen Energy Co.,Ltd. Registration number: Y2022370000138 |
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Granted publication date: 20190129 Pledgee: Bank of China Limited Jinan high tech sub branch Pledgor: Shandong Saikesaisi Hydrogen Energy Co.,Ltd. Registration number: Y2022370000138 |
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