CN220413551U - 一种混合气冷却型氢氧发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水电解设备技术领域，具体涉及混合气冷却型氢氧发生器，以解决氢氧混合气生产中操作复杂及产品纯度低的问题，包括电解槽、外置水封罐、循环泵、分离罐、换热罐和回流泵，分离罐上有混合气进口，换热罐包括冷却介质罐体和工作罐体，工作罐体内设冷却介质通道，换热罐上设用于连通外置水封罐的混合气出口；电解槽经循环泵连通分离罐，分离罐和工作罐体间有竖直布置的气液混合通道，换热罐在分离罐上方，工作罐体用于在分离罐容量不足时进行补充；回流泵进口端连通分离罐，回流泵的出口端连通电解槽。氢氧混合气粗产品在换热罐中降温，去除了水蒸气和碱液液滴，提高了产品纯度，不需要多次操作进行外置水封罐排液，简化了操作步骤。

Description

一种混合气冷却型氢氧发生器

【技术领域】

本实用新型属于水电解设备技术领域，具体涉及一种混合气冷却型氢氧发生器。

【背景技术】

在气体切割行业和气体焊接行业等有火焰切割或火焰焊接需求的行业中，用绿电制氢氧混合气替代氧乙炔，有助于进一步减少环境污染，有利于节能减排。

氢氧发生器是绿电制氢氧混合器的主要设备。电解槽产生的氢氧混合气在内置水封罐内进行气液分离后，再通入外置水封罐，之后进入割枪燃烧。电解槽通常的工作温度在60-90℃，由此会使电解槽中排出的氢氧混合气温度较高，这些温度较高的氢氧混合气在进入内置水封罐分离后还会带着一部分碱液和大量水蒸气进入外置水封罐中，在外置水封罐中，被带入的水蒸气冷凝，造成外置水封罐内部的液位迅速上升，则需要多次对外置水封罐进行排水，以保证氢氧发生器的稳定运转，但这样会使氢氧混合气的生产操作复杂程度上升；对于进入外置水封罐中的碱液，会使内置水封罐中的碱液不足，需要进行多次补充，而进入外置水封罐中的碱液也需要多次排空处理，同样造成了生产操作复杂程度的上升。如果电解槽生产气量大时，还会将整个外置水封罐内的水加热，造成最终产出的氢氧混合气中的水蒸气含量过高，造成产品的纯度下降。

【实用新型内容】

本实用新型提供一种混合气冷却型氢氧发生器，以解决氢氧混合气生产中生产操作复杂以及产品纯度低的问题。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器，技术方案为：

混合气冷却型氢氧发生器包括电解槽和外置水封罐，混合气冷却型氢氧发生器还包括循环泵、分离罐、换热罐和回流泵，分离罐上设有混合气进口，换热罐包括冷却介质罐体和工作罐体，工作罐体内设有冷却介质通道，冷却介质通道连通冷却介质罐体，换热罐上设有混合气出口，混合气出口用于连通外置水封罐；电解槽连通循环泵的进口端，混合气进口连通循环泵的出口端，分离罐和工作罐体之间连通有气液混合通道，气液混合通道竖直布置，换热罐布置在分离罐的上方，工作罐体用于在分离罐容量不足时补充分离罐容量；回流泵进口端连通分离罐，回流泵的出口端连通电解槽。

有益效果是：将换热罐设置在分离罐上方，并且设置气液混合通道，分离罐中初步去除碱液的氢氧混合气粗产品，在换热罐中降温，有效去除了氢氧混合气粗产品中的水蒸气和碱液小液滴，有效提高了最后氢氧混合气的纯度，并且避免了外置水封罐中液位的升高，不需要多次操作进行排液，简化了操作步骤。当分离罐中发生液泛时，分离罐中的水和碱液等物质的混合液可以直接从气液混合通道上升进入换热罐，此时换热罐可以对分离罐的体积进行补充，有助于保证分离效果。

进一步地，分离罐和换热罐均卧式布置。

有益效果是：卧式布置的分离罐和换热罐可以有效降低混合气冷却型氢氧发生器的纵向尺寸。

进一步地，气液混合通道设有两个，混合气进口和混合气出口均设置一个，混合气进口设置在分离罐的中部，混合气出口设置在工作罐体的中部，两个气液混合通道沿分离罐的轴线布置，两个气液混合通道靠近工作罐体两端设置。

有益效果是：氢氧混合气以及水蒸气和碱液小液滴从分离罐底部进入，然后从两侧分流后再进入换热罐，之后冷却后的氢氧混合气被除去碱液和水蒸气，再从碱箱中部的混合气出口离开换热罐，可以增大混合气体的行程，从而提高分离和换热效果，进一步提高氢氧混合气产品的纯度。

进一步地，混合气冷却型氢氧发生器还包括整流器。

有益效果是：不需要单独设置直流电源，将外部交流电转换为直流电保证电解槽电解反应的稳定。

进一步地，冷却介质罐体和工作罐体上均设有罐体法兰，冷却介质罐体和工作罐体通过罐体法兰连接。

有益效果是：法兰结构简单并且连接具有可靠性。

进一步地，工作罐体内的冷却介质通道为U型换热管束，U型换热管束的管口固定在安装板上，安装板夹设在两罐体法兰之间。

有益效果是：通过罐体法兰和安装板可以实现U型换热管束的可拆卸安装，便于换热罐进行检修和维护。

进一步地，工作罐体内还设有支撑板，用于支撑U型换热管束。

有益效果是：支撑板可防止流体流动和重力作用损坏支撑U型换热管束。

进一步地，支撑板设有两个，分别设置在U型换热管束的中部和U型弯曲处。

有益效果是：通过两个支撑板，更加稳定支撑U型换热管束，避免换热管束损坏。

进一步地，分离罐设有两个，并联设置在电解槽上。

有益效果是：并联设置的分离罐可以更良好地适用于大产量的电解槽，有助于提升氢氧混合气产量。

进一步地，混合气冷却型氢氧发生器还包括碱液换热器，回流泵的出口端连通碱液换热器，碱液换热器的出口端连通电解槽。

有益效果是：可以将碱液调整至适当温度后回流至电解槽，保证了电解槽工作温度的稳定。

【附图说明】

图1是本实用新型所提供的混合气冷却型氢氧发生器实施例1的构成图；

图2是本实用新型所提供的混合气冷却型氢氧发生器实施例1的分离罐和换热罐的连接结构图；

1、分离罐；2、换热罐；3、整流器；4、电解槽；5、碱液换热器；6、碱液泵；7、气液混合通道；2-1、冷却介质罐体；2-2、工作罐体；2-3、U型换热管束；2-4、支撑板；2-5、罐体法兰。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例1：

本实施例所提供的一种混合气冷却型氢氧发生器，如图1，包括电解槽和分离罐，电解槽内使用碱液作为电解液，电解槽连通循环泵的入口端，分离罐底部设有混合气进口，混合气进口连通循环泵的出口端，电解槽内产生的氢氧混合气经过循环泵进入分离罐。如图2，混合气冷却型氢氧发生器还包括整流器，通过整流器可以将外部电源的交流电转换为直流电进行电解制氢。

如图1、图2，分离罐上方设有换热罐，分离罐和混合换热罐均为卧式罐体，在分离罐与换热罐之间连通有气液混合通道，气液混合通道沿竖直方向布置，气液混合通道下端连接在分离罐顶部，上端连接在混合器换热罐底部。混合器换热罐包括冷却介质罐体和工作罐体，液混合通道连通工作罐体，工作罐体中设有冷却介质通道，冷却介质通道的冷却介质进出口均连通冷却介质罐体，工作罐体上还设有混合气出口，混合气出口设置在工作罐体中部并连通外置水封罐，进行降温的高纯度氢氧混合气从混合气出口经过外置水封罐，再通过输气管道被供给割枪或焊枪进行火焰切割或焊接。本实施例中，气液混合通道设有两个沿分离罐的轴线布置，设置在混合气进口和混合气出口的两侧。本实施例中，换热罐中的冷却介质为水。

实施例中，冷却介质罐体和工作罐体上均设有罐体法兰，冷却介质罐体和工作罐体通过罐体法兰连接，工作罐体内的冷却介质通道为U型换热管束，U型换热管束的管口固定在安装板上，安装板夹设在两罐体法兰之间。工作罐体内壁上还设有支撑板，支撑板设有两个，一个设置在U型换热管束的中部，另一个设置在U型换热管束的U型弯管处，支撑板可以稳定支撑U型换热管束，防止流体流动和重力作用损坏支撑U型换热管束，通过设置安装板并将U型换热管束固定在安装板上，便于将U型换热管束抽出进行维修和更换。

本实施例中，混合气冷却型氢氧发生器还包括回流泵和碱液换热器，回流泵入口连通分离罐，出口端连通碱液换热器，碱液换热器的出口端连通电解槽。

本实施例中的混合气冷却型氢氧发生器的工作过程为：

连通外部电源，整流器将外部电源的交流电转换为直流电，通过直流电，电解槽中产生氢氧混合气，循环泵开启，包含氢氧混合气、水蒸气和部分碱液的小液滴的氢氧混合气粗产品进入分离罐，在分离罐中进行气液分离，去除大部分碱液后再经过气液混合通道进入混合器换热罐，降温冷却后，水蒸气冷凝，碱液的小液滴被U型换热管束阻挡，重力作用下落至混合换热罐罐底，高纯度氢氧混合气进入外置水封罐。换热罐管底的冷凝水和碱液经过气液混合通道回流至分离罐，在回流泵的作用下进入碱液换热器，被调整至适当温度后回流至电解槽，继续进行电解反应。

当电解槽中产气量大时，分离罐内部出现大量气泡，并且液位上升，在分离罐中出现泛液量增大的情况，此时，分离罐内部的碱液可以经过气液混合通道直接进入到混合换热罐中，此时可以通过混合换热罐对分离罐的体积进行补充，不需要额外设置分离罐就可以保证分离效果。

本实施例中，混合气冷却型氢氧发生器中的分离罐并联设有两个，混合器换热罐对应设置两个。如图2，分离罐底部靠近中部的位置设置有一个混合气进口，在混合气换热器的碱箱中部设有一个混合气出口，氢氧混合气以及水蒸气和碱液小液滴从分离罐底部进入，然后从两侧分流后再进入换热罐，之后冷却后的氢氧混合气被除去碱液和水蒸气，再从碱箱中部的混合气出口离开换热罐，这样可以增大混合气体的行程，从而提高分离和换热效果，有助于最后得到纯度更高的氢氧混合气。此外，本实施例中，卧式设置的换热罐和分离罐可以有效减少整个混合气冷却型氢氧发生器的纵向尺寸，同时便于大尺寸气液混合通道的设置，便于气液混合通道中碱液的回流以及分离罐体积的补充，有助于分离效果和冷却效果的进一步提高，保证氢氧混合气的纯度。

实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例2：

本实施例与实施例1的区别仅在于，分离罐和换热罐立式设置。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例3：

本实施例与实施例1的区别仅在于，气液混合通道设置一个，设置在工作罐体的中部，混合气进口和混合气出口均设置两个，两个混合气进口沿着分离罐轴向布置，设置在分离罐的两端，两个混合气出口沿着换热罐轴向布置，设置在工作罐体的两端，氢氧混合气粗产品从两个混合气入口进入，再从中间的气液混合通道进入换热罐，再通过两侧的混合气出口进入到外置水封罐内。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例4：

本实施例与实施例1的区别仅在于，不设置整流器，单独设置直流电源为电解槽供电。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例5：

本实施例与实施例1的区别仅在于，冷却介质罐体和工作罐体焊接连接，U型换热管束也固定焊接在工作罐体内。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例6：

本实施例与实施例1的区别仅在于，换热罐中的冷却介质通道采用翅片结构。在其他实施例中，换热罐中的冷却介质通道还可以为，蛇管或其他类型的换热管道。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例7：

本实施例与实施例1的区别仅在于，不设置支撑板，在U型换热管束底部设置专用支撑杆对U型换热管束进行支撑。在其他实施例中也可以不设置支撑结构支撑U型换热管。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例8：

本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中支撑板设置一个，支撑在U型换热管束的U型弯曲处。在其他实施例中，支撑板还可以设置3个、4个、5个或更多，具体的支撑板数量根据U型换热管束的长度而定。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例9：

本实施例与实施例1的区别仅在于，分离罐设置一个。在其他实施例中分离罐还可以并联在电解槽上，设置2个、3个、4个或更多，具体的分离罐并联数量根据电解槽生产规模确定。

本实用新型提供的一种混合气冷却型氢氧发生器的具体实施例10：

本实施例与实施例1的区别仅在于，不设置碱液换热器，直接将冷凝水和碱液回流至电解槽。

Claims (10)

1.一种混合气冷却型氢氧发生器，包括电解槽和外置水封罐，其特征是，所述混合气冷却型氢氧发生器还包括循环泵、分离罐、换热罐和回流泵，所述分离罐上设有混合气进口，所述换热罐包括冷却介质罐体和工作罐体，所述工作罐体内设有冷却介质通道，所述冷却介质通道连通所述冷却介质罐体，所述换热罐上设有混合气出口，所述混合气出口用于连通外置水封罐；所述电解槽连通所述循环泵的进口端，所述混合气进口连通所述循环泵的出口端，所述分离罐和所述工作罐体之间连通有气液混合通道，所述气液混合通道竖直布置，所述换热罐布置在所述分离罐的上方，所述工作罐体用于在分离罐容量不足时补充分离罐容量；所述回流泵进口端连通所述分离罐，所述回流泵的出口端连通所述电解槽。

2.根据权利要求1所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述分离罐和所述换热罐均卧式布置。

3.根据权利要求2所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述气液混合通道设有两个，所述混合气进口和所述混合气出口均设置一个，所述混合气进口设置在所述分离罐的中部，所述混合气出口设置在所述工作罐体的中部，两个所述气液混合通道沿所述分离罐的轴线布置，两个所述气液混合通道靠近工作罐体两端设置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述混合气冷却型氢氧发生器还包括整流器。

5.根据权利要求4所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述冷却介质罐体和所述工作罐体上均设有罐体法兰，所述冷却介质罐体和所述工作罐体通过所述罐体法兰连接。

6.根据权利要求5所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述工作罐体内的冷却介质通道为U型换热管束，所述U型换热管束的管口固定在安装板上，所述安装板夹设在两所述罐体法兰之间。

7.根据权利要求6所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述工作罐体内还设有支撑板，用于支撑所述U型换热管束。

8.根据权利要求7所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述支撑板设有两个，分别设置在U型换热管束的中部和U型弯曲处。

9.根据权利要求8所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述分离罐设有两个，并联设置在所述电解槽上。

10.根据权利要求9所述的混合气冷却型氢氧发生器，其特征是，所述混合气冷却型氢氧发生器还包括碱液换热器，所述回流泵的出口端连通所述碱液换热器，所述碱液换热器的出口端连通所述电解槽。