CN217809688U - 纯化系统和电解水制氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种纯化系统和电解水制氢装置，其中纯化系统包括相连通的干燥模块和产出模块，干燥模块包括干燥单元和再生气换热器，干燥单元和产出模块之间设有第一出路，干燥单元与再生气换热器之间设有第二出路，再生气换热器与第一出路之间设有第一连接管路，再生气换热器与干燥单元之间设有并联设置的第一回路和第二回路，第一回路设有再生气电加热器，第二回路设有再生气冷却器和第一氢水分离器，以使干燥单元产生的再生气会先通过再生气换热器先进行预升温和预降温，从而能够降低再生气电加热器对再生气升温所需的电力消耗，同时能够减少再生气冷却器在对再生气冷却时所需的冷却介质。

Description

纯化系统和电解水制氢装置

技术领域

本实用新型涉及电解水制氢技术领域，特别涉及一种纯化系统和应用该纯化系统的电解水制氢装置。

背景技术

电解水制氢装置内纯化系统的氢气干燥器，其产出的再生气在实现对于氢气干燥器的吸附干燥或解吸脱水时，需要对再生气先进行先升温后降温。

但现有的对于再生气先进行升温或降温的方式，是直接通过加热器进行升温加热，或者直接通过冷却器进行冷却降温，这样会导致加热器的电力消耗过多和冷却器内的冷却介质用量过多，导致纯化系统的能耗偏高，进而导致电解水制氢装置的能耗偏高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种纯化系统，旨在通过再生气进入再生气电加热器和再生气冷却器前，先通过再生气换热器先进行预升温和预降温，解决了现有的纯化系统能耗偏高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的纯化系统，所述纯化系统包括相连通的干燥模块和产出模块，所述干燥模块包括干燥单元和再生气换热器，所述干燥单元和所述产出模块之间设有第一出路，所述干燥单元与所述再生气换热器之间设有第二出路，所述再生气换热器与所述第一出路之间设有第一连接管路，所述再生气换热器与所述干燥单元之间设有并联设置的第一回路和第二回路，所述第一回路设有再生气电加热器，所述第二回路设有再生气冷却器和第一氢水分离器。

可选地，所述干燥单元的数量为多个，多个所述干燥单元呈并联设置。

可选地，所述干燥模块还包括流量控制阀，所述流量控制阀设于第一回路且用于控制所述第一回路的流量。

可选地，所述干燥模块还包括第二连接管路，所述第二连接管路分别连通于所述第一出路与所述第一回路，所述第二连接管路设有流量监测器，所述流量监测器与所述流量控制阀连接。

可选地，所述干燥单元和所述产出模块之间还设有第三出路。

可选地，所述纯化系统还包括脱氧模块，所述脱氧模块包括依次连通的第二氢水分离器、脱氧单元以及第三氢水分离器，所述第三氢水分离器连通于所述干燥模块。

可选地，所述脱氧单元包括脱氧器和脱氧冷却器，所述脱氧器与所述第二氢水分离器连通，并与所述脱氧冷却器连通，所述脱氧冷却器连通于所述第三氢水分离器；

和/或，所述纯化系统还包括凝水回收模块，所述凝水回收模块与所述脱氧模块之间设有第四出路，并与所述干燥模块之间设有第五出路。

可选地，所述产出模块包括氢气过滤器和产出单元，所述氢气过滤器连通于所述产出单元，所述第一出路设于所述氢气过滤器与所述干燥单元之间。

可选地，所述产出模块还包括回收单元，所述回收单元连通于所述氢气过滤器。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出一种电解水制氢装置，所述电解水制氢装置包括如上所述的纯化系统。

本实用新型技术方案通过设置有再生气换热器，使得干燥单元产生的再生气在进入再生气电加热器升温和再生气冷却器降温前，会先通过再生气换热器先进行预升温和预降温，从而能够降低再生气电加热器对再生气升温所需的电力消耗，同时能够减少再生气冷却器在对再生气冷却时所需的冷却介质，进而能够减少纯化系统在运行时所需的能耗，达到节能降耗和环保的效果。

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为本实用新型纯化系统一实施例的结构示意图；

图2为图1中纯化系统的另一结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	纯化系统	32	第一温度控制监测器
10	脱氧模块	33	再生气换热器
				11	第二氢水分离器	35	再生气电加热器
13	脱氧单元	37	再生气冷却器
				131	脱氧器	39	第一氢水分离器
133	脱氧冷却器	50	产出模块
				135	第二温度控制监测器	51	氢气过滤器
15	第三氢水分离器	53	产出单元
				17	流量控制阀	55	回收单元
19	流量监测器	57	压力控制监测器
				30	干燥模块	70	凝水回收模块
31	干燥单元

本实用新型目的的实现、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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，本实用新型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。另外，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。

本实用新型提出一种纯化系统100。

在本实用新型实施例中，结合图1所示，该纯化系统100包括相连通的干燥模块30和产出模块50，干燥模块30包括干燥单元31和再生气换热器33，干燥单元31和产出模块50之间设有第一出路，干燥单元31与再生气换热器33之间设有第二出路，再生气换热器33与第一出路之间设有第一连接管路，再生气换热器33与干燥单元31之间设有并联设置的第一回路和第二回路，第一回路设有再生气电加热器35，第二回路设有再生气冷却器37和第一氢水分离器39。

在本实施例中，可以理解的是，气体会进入干燥模块30进行干燥纯化以实现二级处理，干燥纯化后一部分气体会直接由产出模块50产出，而另一部分气体会作为再生气，先升温并经过干燥单元31以带走干燥单元31的水分后，再降温并经过干燥单元31以对工作中的干燥单元31进行冷却，冷却后再由产出模块50进行产出，实现再生气的循环利用。

具体地，干燥单元31为分子筛吸附塔，以将脱氧模块10无法完全吸附的水分，通过分子筛吸附塔进行吸附，实现纯化脱水。此外，由于再生气在升温带走干燥单元31的水分后，需要进行预脱水，因此设置有第一氢水分离器39。于一些示范实施例中，干燥单元31可以具有三个独立设置的入口，一入口可以供脱氧模块10的气体进入，另一入口可以供第二回路内加温后的气体进入，再一入口可以供第三回路内冷却后的气体进入，同时干燥单元31可以具有三个独立设置的出口，一出口可以供气体进入第一出路，另一出口可以供气体进入第二出路，再一出口可以供气体进入第三出路，在此不具体限定入口和出口的数量，可以根据实际出路和回路的数量对入口和出口的数量进行选择。此外，脱氧模块10、干燥模块30以及产出模块50内各个单元的连通可以通过管道进行连通，以保证气体于管道内的密封性。

本申请的技术方案通过设置有再生气换热器33，以使干燥单元产生的再生气在分别通过再生气电加热器35升温前和再生气冷却器37冷却前，先对再生气进行换热，以实现预升温和预降温，从而再生气电加热器35可以减少对于再生气升温所需的能耗，再生气冷却器37亦可以减少对于再生气冷却所需的冷却介质的用量，例如减少冷冻剂的用量，进而可以减少纯化单元在运行时所需的能耗，达到节能降耗和环保的效果。

在本实用新型一实施例中，结合图1至图2所示，该干燥单元31的数量为多个，多个干燥单元31呈并联设置。

本实施例中，通过在干燥模块30内设置有多个并联设置的干燥单元31，以使多个干燥单元31可以分别独立运行，从而纯化单元内的多个干燥单元31可以轮流产生气体到产出模块50内，实现纯化系统100的不间断运行，提高工作效率，于一些示范实施例中，当干燥单元31为三个时，同一时间内，一个干燥单元31可以在进行干燥脱水实现产生，另一个干燥单元31可以供第一回路内的再生气流经以将水分带走，再一个干燥单元31可以供第二回路内的再生气流经以将热量带走。在此说明，干燥单元31的数量可以为两个、三个或者四个，在此不作具体限定，可以根据实际工作效率需求以及车间的生产成本对干燥单元31的数量进行选择。

具体地，干燥模块30还包括第一温度控制监测器32，第一温度控制监测器32连通于干燥单元31，以对干燥单元31内部的温度进行控制和监测，并且，第一温度控制监测器32的数量亦可以为多个，保证一第一温度控制监测器32对应一干燥单元31设置即可。

在本实用新型一实施例中，结合图1至图2所示，该干燥模块30还包括流量控制阀17，流量控制阀17设于第一回路且用于控制第一回路的流量。

本实施例中，由于干燥纯化后一部分气体会直接由产出模块50产出，而另一部分气体会作为再生气进行循环，因此本申请设置了流量控制阀17，实现控制两部分气体的流量，通过控制第一回路的流量，以间接控制第一连接管路内气体的流量，在此说明，可以依据时间对流量控制阀17的开闭进行控制，亦可以根据实际第一回路和第一连接管路的气体流量情况对流量控制阀17的开闭进行控制，具体地，当依据时间对流量控制阀17的开闭进行控制时，可以设置预设时间，并通过预设时间实现对于流量控制阀17的开闭切换，例如预设时间可以为5s、10s或者15s等，在此不作具体限定。

在本实用新型一实施例中，结合图1至图2所示，该干燥模块30还包括第二连接管路，第二连接管路分别连通于第一出路与第一回路，第二连接管路设有流量监测器19，流量监测器19与流量控制阀17连接。

本实施例中，为了实现流量控制阀17实时地切换，因此设置有流量监测器19，通过流量监测器19对于第二连接管路的监测与控制，进而实现对于第一出路和第一回路内气体流量的监测，从而可以把监测实时数据传输给流量控制阀17，以实现自动化实时切换，以进一步提高工作效率。

在本实用新型一实施例中，结合图1所示，该干燥单元31和产出模块50之间还设有第三出路。

本实施例中，为了提高干燥单元31流向产出模块50的气体的流动效率，因此设置有第三出路，且第三出路的入口连通于干燥单元31，第三出路的出口连通于产出模块50，以通过增加额外的出路以提高气体的流动效率，进而提高纯化单元的工作效率。

在本实用新型一实施例中，结合图1所示，该纯化系统100还包括脱氧模块10，脱氧模块10包括依次连通的第二氢水分离器11、脱氧单元13以及第三氢水分离器15，第三氢水分离器15连通于干燥模块30。

本实施例中，可以理解的是，脱氧模块10用于将电解水制氢装置的后处理单元处理后的气体进行脱氧，即，通过脱氧模块10先对气体进行预处理，即，对气体的一级处理。具体地，第二氢水分离器11会对于后处理单元处理后的气体先进行氢水分离，在氢水分离后，进入脱氧单元13内进行氧气的去除，但由于在去除过程中，会产生氢氧反应生成水分，因此设置有第三氢水分离器15再进行氢水分离，实现对于氢氧反应所产生的水分进行去除。

在本实用新型一实施例中，结合图2所示，该脱氧单元13包括脱氧器131和脱氧冷却器133，脱氧器131与第二氢水分离器11连通，并与脱氧冷却器133连通，脱氧冷却器133连通于第三氢水分离器15。

本实施例中，可以理解的是，由于脱氧器131运行过程中，本身就会产生一定的热量，因此第二氢水分离器11分离后的气体，在经过脱氧器131进行氧气去除时，会将脱氧器131所产生的热量一并带走，故设置有脱氧冷却器133，以对带有热量的气体进行降温冷却。

在本实用新型一实施例中，结合图1至图2所示，该纯化系统100还包括凝水回收模块70，凝水回收模块70与脱氧模块10之间设有第四出路，并与干燥模块30之间设有第五出路。

本实施例中，由于脱氧模块10和干燥模块30在运行过程中，均会有氢水分离的过程，因此在分离过后，需要将水分进行回收排出，避免水分进入后续的产出模块50，因此设置有凝水回收模块70，实现对于脱氧模块10和干燥模块30内的水分回收，在此说明，凝水回收模块70可以为凝水去集水器，凝水去集水器具有自动化程度高，适用于不同工况，节能环保以及使用寿命长等优点，同时便于车间于市场上进行采购，当然了，亦可以直接通过存水槽对水分进行回收，在此不具体限定。

具体地，脱氧单元13还包括第二温度控制监测器135，第二温度控制监测器135连通于脱氧器131，以对脱氧器131内部的温度进行控制和监测。

在本实用新型一实施例中，结合图1至图2所示，该产出模块50包括氢气过滤器51和产出单元53，氢气过滤器51连通于产出单元53，第一出路设于氢气过滤器51与干燥单元31之间。

本实施例中，干燥模块30内的气体在流向产出模块50时，还会存在一些杂质，因此设置有氢气过滤器51，实现再一步地过滤，保证氢气的纯度，以使产出单元53能够接收高纯度的氢气，保证最终产出氢气的质量。

具体地，产出模块50还包括压力控制监测器57，氢气过滤器51和产出单元53之间设有第三连接管路，压力控制监测器57设于第三连接管路，以对第三连接管路的气体的压力进行控制与监测，实现自动化控制过程。

在本实用新型一实施例中，结合图1所示，该产出模块50还包括回收单元55，回收单元55连通于氢气过滤器51。

本实施例中，氢气过滤器51在对流向产出模块50的气体进行过滤时，过滤完毕氢气会流向产出单元53进行产出，而过滤掉的物质，可以通过回收单元55对其进行回收，实现自动化回收工作，提高工作效率。

此外，本实用新型还提出一种电解水制氢装置(图中未示出)，结合图1至图2所示，该电解水制氢装置包括如上所述的纯化系统100。

需要说明的是，纯化系统100的详细结构可参照上述纯化系统100的实施例，此处不再赘述；由于在本实用新型的电解水制氢装置中使用了上述纯化系统100，因此，本实用新型的纯化系统100的实施例包括上述纯化系统100全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实用新型的一示范实施例的工作流程如下：电解水制氢装置内的电解系统(图中未示出)进行电解分离后，电解分离后的气体和液体会进入后处理系统(图中未示出)进行气液分离，气体与液体分离后，气体会进入纯化系统进行纯化，即，先进入脱氧模块10进行脱氧，进行一级处理，脱氧完毕后，气体会进入到干燥模块30内的干燥单元31进行二级处理，气体经干燥单元31进行干燥后，会分成两部分，一部分气体直接由第一出路到产出模块50，另一部分气体作为再生气，先由第一出路到第一连接管路进入到再生气换热器33进行预升温后，进入再生气电加热器35进行升温，接着进入到干燥单元31内，将干燥单元31内的水分带走，带走后，再生气再由第二出路进入到再生气换热器33进行预降温，预降温后，进入到再生气冷却器37进行降温，降温后再进入到干燥单元31内，实现对于干燥单元31的冷却，冷却完毕后，再由第一出路或者第三出路流向产出模块50进行产出，实现完整的电解水制氢过程。

以上所述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，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种纯化系统，其特征在于，所述纯化系统包括相连通的干燥模块和产出模块；

所述干燥模块包括干燥单元和再生气换热器；

所述干燥单元和所述产出模块之间设有第一出路，所述干燥单元与所述再生气换热器之间设有第二出路，所述再生气换热器与所述第一出路之间设有第一连接管路；

所述再生气换热器与所述干燥单元之间设有并联设置的第一回路和第二回路，所述第一回路设有再生气电加热器，所述第二回路设有再生气冷却器和第一氢水分离器。

2.如权利要求1所述的纯化系统，其特征在于，所述干燥单元的数量为多个，多个所述干燥单元呈并联设置。

3.如权利要求1所述的纯化系统，其特征在于，所述干燥模块还包括流量控制阀，所述流量控制阀设于第一回路且用于控制所述第一回路的流量。

4.如权利要求3所述的纯化系统，其特征在于，所述干燥模块还包括第二连接管路，所述第二连接管路分别连通于所述第一出路与所述第一回路；

所述第二连接管路设有流量监测器，所述流量监测器与所述流量控制阀连接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的纯化系统，其特征在于，所述干燥单元和所述产出模块之间还设有第三出路。

6.如权利要求1至4中任一项所述的纯化系统，其特征在于，所述纯化系统还包括脱氧模块，所述脱氧模块包括依次连通的第二氢水分离器、脱氧单元以及第三氢水分离器，所述第三氢水分离器连通于所述干燥模块。

7.如权利要求6所述的纯化系统，其特征在于，所述脱氧单元包括脱氧器和脱氧冷却器，所述脱氧器与所述第二氢水分离器连通，并与所述脱氧冷却器连通，所述脱氧冷却器连通于所述第三氢水分离器；

和/或，所述纯化系统还包括凝水回收模块，所述凝水回收模块与所述脱氧模块之间设有第四出路，并与所述干燥模块之间设有第五出路。

8.如权利要求1至4中任一项所述的纯化系统，其特征在于，所述产出模块包括氢气过滤器和产出单元；

所述氢气过滤器连通于所述产出单元，所述第一出路设于所述氢气过滤器与所述干燥单元之间。

9.如权利要求8所述的纯化系统，其特征在于，所述产出模块还包括回收单元，所述回收单元连通于所述氢气过滤器。

10.一种电解水制氢装置，其特征在于，所述电解水制氢装置包括如权利要求1至9中任一项所述的纯化系统。

Images