CN217323853U - 自动化制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化制氢系统，包括汽化器、氨罐、分解炉、净化炉和控制系统，其中，汽化器上连通有蒸汽进气管道，蒸汽进气管道上设置有蒸汽进气控制阀；氨罐与汽化器连通，氨罐上设置有第一压力传感器、液位传感器和充氨管路，充氨管路上设置有第二控制阀；分解炉通过第一管路与氨罐连通，第一管路上设置有第一控制阀；净化炉通过第二管路与分解炉连通，净化炉上设置有输出管路，输出管路上设置有第三控制阀和流量计，流量计设置于第三控制阀与净化炉之间。本实用新型通过传感器感测系统内各组件的气压参数，并通过控制系统控制各阀门的开合，保证了输出管路处的其流量稳定，同时减少了作业人员工作量。

Description

自动化制氢系统

技术领域

本实用新型涉及氨分解制氢技术领域，尤其涉及一种自动化制氢系统。

背景技术

在浮法玻璃生产制造中，玻璃的成型是在锡槽中完成的，锡面光洁程度直接影响到玻璃的成品率。为防止锡槽锡液氧化，根据目前的业内技术，在浮法玻璃生产中会向锡槽内通入氮气和氢气作为保护气，氮气为惰性气体不会与锡液发生氧化反应；氢气是一种强还原剂，一方面使氧化锡和氧化亚锡还原生成锡，另一方面与锡槽内的氧气反应，降低锡槽内的氧化剂浓度。而锡槽内要达到良好的氛围，各种物质达到一个相对的平衡，就需要所供的保护气无论是从流量、压力还是纯度各指标上，一定要稳定，不能有任何的波动。

在当今现有的技术中，氨分解制氢法为常用制氢方法，以液态氨为原料，在高温和镍基催化环境中，分解生成氮氢混合气。制氢过程中，受昼夜环境温差原因，氨中间罐压力和分解炉进氨量控制不稳，导致送往锡槽的氮氢混合气流量波动，从而导致玻璃的成品率下降。同时为了使送出的氮氢混合气流量稳定，需要人为干预，调整蒸汽大小控制中罐压力，调节进氨阀开度控制流量，导致作业人员的工作量加大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种自动化制氢系统，旨在解决现有的制氢系统输出氢氮混合器流量不稳定，作业人员工作量大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种自动化制氢系统，包括：

汽化器，所述汽化器上连通有蒸汽进气管道，所述蒸汽进气管道上设置有蒸汽进气控制阀；

氨罐，所述氨罐与所述汽化器连通，所述氨罐上设置有第一压力传感器、液位传感器和充氨管路，所述充氨管路上设置有第二控制阀；

分解炉，所述分解炉通过第一管路与所述氨罐连通，所述第一管路上设置有第一控制阀；

净化炉，所述净化炉通过第二管路与所述分解炉连通，所述净化炉上设置有输出管路，所述输出管路上设置有第三控制阀和流量计，所述流量计设置于所述第三控制阀与所述净化炉之间；

控制系统，所述蒸汽进气控制阀、所述第一压力传感器、所述液位传感器、所述流量计、所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀均与所述控制系统通讯连接。

优选地，所述汽化器内设置有换热板，所述换热板将所述汽化器内腔分隔为相互独立的蒸汽腔和氨腔，所述蒸汽进气管道与所述蒸汽腔连通，所述氨罐与所述氨腔连通。

优选地，所述氨罐与所述汽化器之间设置有送氨管路和回氨管路，所述送氨管路和所述回氨管路均与所述氨罐和所述氨腔连通，所述送氨管路上设置有第一闸阀，所述回氨管路上设置有第二闸阀。

优选地，所述汽化器还设置有蒸汽排污管道，所述蒸汽排污管道与所述蒸汽腔连通，所述蒸汽排污管道上设置有第三闸阀。

优选地，所述分解炉上设置有第二压力传感器和第一温度传感器，所述第二压力传感器和所述第一温度传感器均与所述控制系统通讯连接。

优选地，所述控制系统设置有报警模块，所述报警模块用于检测所述第一温度传感器的温度信号，所述温度信号超过预设值时触发所述报警模块。

优选地，所述净化炉上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制系统通讯连接。

优选地，所述分解炉与所述净化炉上分别设置有第一纯度传感器和第二纯度传感器，所述第一纯度感应器和所述第二纯度感应器均与所述控制系统通讯连接。

优选地，所述蒸汽进气控制阀、第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀均为电磁阀。

优选地，所述控制系统包括PLC和上位机，所述PLC和所述第一控制阀通讯连接，所述上位机和所述压力传感器通讯连接，所述PLC和所述上位机通讯连接。

在本实用新型的技术方案中，充氨管路为氨罐内补充液氨，氨罐由氨气和氨液填充，氨罐与汽化器连通，氨罐中的液氨输送至汽化器，并与汽化器内的蒸汽进行换热，将液氨汽化为氨气，再将氨气输送回氨罐，氨气输送至分解炉，在蒸汽进气管道上设置有蒸汽进气控制阀，从而控制蒸汽的进出，进而控制氨罐内氨气的数量和氨罐内的压强，第一管路上设置有第一控制阀，第一控制阀控制氨罐到分解炉的氨气流量，充氨管路上设置有控制向氨罐内补充氨液的速度，净化炉的输出管路上设置有第三控制阀，第三控制阀控制分解后的氢气和氮气的流速，流量计用于检测氢气和氮气的流速，并将流速信号传送给控制系统，控制系统再通过信号调节第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和蒸汽进气控制阀来控制输出管路处的气流稳定，通过第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、蒸汽进气控制阀和流量计配合，使得送往锡槽的氮氢混合气流量稳定，同时通过控制系统控制，减少了作业人员的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例自动化制氢系统的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种自动化制氢系统1，包括汽化器10、氨罐20、分解炉30和净化炉40，其中，汽化器10上连通有蒸汽进气管道11，蒸汽进气管道11上设置有蒸汽进气控制阀12；氨罐20与汽化器10连通，氨罐20上设置有第一压力传感器21、液位传感器22和充氨管路23，充氨管路23上设置有第二控制阀24；分解炉30通过第一管路29与氨罐20连通，第一管路29上设置有第一控制阀291；净化炉40通过第二管路34与分解炉30连通，净化炉40上设置有输出管路50，输出管路50上设置有第三控制阀51和流量计52，流量计52设置于第三控制阀51与净化炉40之间；蒸汽进气控制阀12、第一压力传感器21、液位传感器22、流量计52、第一控制阀291、第二控制阀24、第三控制阀51均与控制系统60通讯连接。

可以理解地，氨罐20内包括氨液和氨气，为维持输出管路50处的气压稳定，氨罐20内的气压也需要维持在预设范围内，氨罐20内的气压由氨罐20内氨液数量和氨气数量决定，氨液数量由充氨管路23决定，氨气数量由汽化器10决定，因此在蒸汽进气管道11上设置蒸汽进气控制阀12，在充氨管路23上设置第二控制阀24，蒸汽进气控制阀12和第二控制阀24和控制系统60通讯连接，通过控制系统60控制蒸汽进气控制阀12和第二控制阀24的开合，控制系统60通过第一压力传感器21感测氨罐20内的气压数据，通过气压数据判断蒸汽进气控制阀12的开合，控制氨罐20内氨气的数量，从而控制氨罐20内的气压维持在预设范围内，同时通过液位传感器22感测氨罐20内氨液的数量，控制系统60通过液位传感器22的信号决定第二控制阀24的开合，从而控制氨罐20内氨液的数量。另外，还控制系统60可以通过流量计52检测输出管路50上氢氮混合气的流量数据决定第一控制阀291的开合，通过第一控制阀291控制分解炉30的进氨气量，从而控制分解炉30产出的氢氮混合气流量，进而控制输出管路50处氢氮混合气的流量。当输出管路50处的流量不稳定时，还可以通过第三控制阀51调节输出管路50的流量。

在本实用新型的技术方案中，充氨管路23为氨罐20内补充液氨，氨罐20由氨气和氨液填充，氨罐20与汽化器10连通，氨罐20中的液氨输送至汽化器10，并与汽化器10内的蒸汽进行换热，将液氨汽化为氨气，再将氨气输送回氨罐20，氨气输送至分解炉30，在蒸汽进气管道11上设置有蒸汽进气控制阀12，从而控制蒸汽的进出，进而控制氨罐20内氨气的数量和氨罐20内的压强，第一管路29上设置有第一控制阀291，第一控制阀291控制氨罐20到分解炉30的氨气流量，充氨管路23上设置有控制向氨罐20内补充氨液的速度，净化炉40的输出管路50上设置有第三控制阀51，第三控制阀51控制分解后的氢气和氮气的流速，流量计52用于检测氢气和氮气的流速，并将流速信号传送给控制系统60，控制系统60再通过信号调节第一控制阀291、第二控制阀24、第三控制阀51和蒸汽进气控制阀12来控制输出管路50处的气流稳定，通过第一控制阀291、第二控制阀24、第三控制阀51、蒸汽进气控制阀12和流量计52配合，使得送往锡槽的氮氢混合气流量稳定，同时通过控制系统60控制，减少了作业人员的工作量。

在一实施例中，汽化器10内设置有换热板13，换热板13将汽化器10内腔分隔为相互独立的蒸汽腔14和氨腔15，蒸汽进气管道11与蒸汽腔14连通，氨罐20与氨腔15连通。汽化器10的内腔通过换热板13分隔，蒸汽进气管道11为蒸汽腔14提供高温蒸汽，氨腔15内输入氨液并经过换热后汽化为氨气，再输送回氨罐20，通过换热板13进行换热，结构简单，换热效率高，稳定性高。

进一步地，氨罐20与汽化器10之间设置有送氨管路25和回氨管路26，送氨管路25和回氨管路26均与氨罐20和氨腔15连通。氨罐20与汽化器10之间设置有两条管路，通常状态下，氨液重量大于氨气，在氨罐20内腔和氨腔15内，氨液都位于腔体的底部，氨气位于腔体的顶部，因此回氨管路26连接氨罐20与汽化器10的底部，送氨管路25连接氨罐20与汽化器10的顶部，两条管路协同送氨回氨，增加氨液的汽化效率。

在一实施例中，送氨管路25上设置有第一闸阀27，回氨管路26上设置有第二闸阀28。在送氨管路25和回氨管路26上分别设置第一闸阀27和第二闸阀28，与蒸汽进气控制阀12相配合，可以进一步地控制氨液汽化的速率，从而更好的控制氨罐20内的气压，同时可以及时停止氨液的汽化过程。

在一实施例中，汽化器10还设置有蒸汽排污管道16，蒸汽排污管道16与蒸汽腔14连通，蒸汽排污管道16上设置有第三闸阀17。蒸汽腔14通过蒸汽排污管道16排出换热后的蒸汽，便于及时补充新的高温蒸汽，提高了换热效率及氨液汽化效率。

在一实施例中，分解炉30上设置有第二压力传感器31和第一温度传感器32，第二压力传感器31和第一温度传感器32均与控制系统60通讯连接。在氨罐20内气压控制稳定后，分解炉30将氨气分解为氮气和氢气，可能会导致分解炉30内气压不稳定，同时分解炉30通过高温反应，炉内温度过高会造成安全事故，因此在分解炉30上设置第二压力传感器31和第一温度传感器32并与控制系统60通讯连接，可以根据分解炉30内的气压数据控制第一控制阀291，保证分解炉30内的气压稳定，同时设置温度传感器，控制系统60检测到温度异常时可及时做出措施，提高了分解过程的安全性。

在一实施例中，控制系统60设置有报警模块，报警模块用于检测第一温度传感器32的温度信号，温度信号超过预设值时触发报警模块。当第一温度传感器32感测到分解炉30内温度异常时，触发报警模块，提醒作业人员及时做出措施，防止发生安全事故。

在一实施例中，净化炉40上设置有第二温度传感器41，第二温度传感器41与控制系统60通讯连接。在净化炉40内同样设置第二温度传感器41，可以监控净化炉40内的温度，提高设备的安全性。

在一实施例中，分解炉30与净化炉40上分别设置有第一纯度传感器33和第二纯度传感器42，第一纯度感应器和第二纯度感应器均与控制系统60通讯连接。第一纯度传感器33和第二纯度传感器42用于检测分解炉30和净化炉40内氮氢混合气的纯度，第一纯度传感器33和第二纯度传感器42将纯度信号反馈给控制系统60，控制系统60通过控制第一控制阀291的开关，控制氨气的流量，从而保证分解后的氮氢混合气纯度达标。

进一步地，分解炉30和净化炉40之间通过第二管路34连接，第二管路34上设置有第四闸阀35，第四闸阀35可以控制分解炉30输送至净化炉40的氮氢混合气的流量，进一步保证了输出管路50处的气流稳定性。

在一实施例中，蒸汽进气控制阀12、第一控制阀291、第二控制阀24及第三控制阀51均为电磁阀。蒸汽进气控制阀12、第一控制阀291、第二控制阀24及第三控制阀51均为电磁阀时，电磁阀可以精确控制开合程度和流量大小，进一步的保证了氨罐20内的气压精准性。

在一实施例中，控制系统包括PLC和上位机，所述PLC和所述第一控制阀通讯连接，所述上位机和所述压力传感器通讯连接，所述PLC和所述上位机通讯连接，其中PLC是直接控制设备获取设备状况的计算机，上位机为可以直接发出操控命令的计算机。

可以理解地，控制系统60包括储存模块，可以储存设备运行时产生的数据，并根据数据分析如何控制协调各阀门可以使输出管路50的气流量保持最稳定的状态，在后续生产过程中使用，提高了生产效率。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动化制氢系统，其特征在于，包括：

汽化器，所述汽化器上连通有蒸汽进气管道，所述蒸汽进气管道上设置有蒸汽进气控制阀；

氨罐，所述氨罐与所述汽化器连通，所述氨罐上设置有第一压力传感器、液位传感器和充氨管路，所述充氨管路上设置有第二控制阀；

分解炉，所述分解炉通过第一管路与所述氨罐连通，所述第一管路上设置有第一控制阀；

净化炉，所述净化炉通过第二管路与所述分解炉连通，所述净化炉上设置有输出管路，所述输出管路上设置有第三控制阀和流量计，所述流量计设置于所述第三控制阀与所述净化炉之间；

控制系统，所述蒸汽进气控制阀、所述第一压力传感器、所述液位传感器、所述流量计、所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀均与所述控制系统通讯连接。

2.如权利要求1所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述汽化器内设置有换热板，所述换热板将所述汽化器内腔分隔为相互独立的蒸汽腔和氨腔，所述蒸汽进气管道与所述蒸汽腔连通，所述氨罐与所述氨腔连通。

3.如权利要求2所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述氨罐与所述汽化器之间设置有送氨管路和回氨管路，所述送氨管路和所述回氨管路均与所述氨罐和所述氨腔连通，所述送氨管路上设置有第一闸阀，所述回氨管路上设置有第二闸阀。

4.如权利要求2所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述汽化器还设置有蒸汽排污管道，所述蒸汽排污管道与所述蒸汽腔连通，所述蒸汽排污管道上设置有第三闸阀。

5.如权利要求1-4中任一项所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述分解炉上设置有第二压力传感器和第一温度传感器，所述第二压力传感器和所述第一温度传感器均与所述控制系统通讯连接。

6.如权利要求5所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述控制系统设置有报警模块，所述报警模块用于检测所述第一温度传感器的温度信号，所述温度信号超过预设值时触发所述报警模块。

7.如权利要求1-4中任一项所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述净化炉上设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制系统通讯连接。

8.如权利要求1-4中任一项所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述分解炉与所述净化炉上分别设置有第一纯度传感器和第二纯度传感器，所述第一纯度感应器和所述第二纯度感应器均与所述控制系统通讯连接。

9.如权利要求1-4中任一项所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述蒸汽进气控制阀、第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀均为电磁阀。

10.如权利要求1-4中任一项所述的自动化制氢系统，其特征在于，所述控制系统包括PLC和上位机，所述PLC和所述第一控制阀通讯连接，所述上位机和所述压力传感器通讯连接，所述PLC和所述上位机通讯连接。

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