CN2747228Y

CN2747228Y - 水电解制氢设备

Info

Publication number: CN2747228Y
Application number: CN 200420108733
Authority: CN
Inventors: 高洪山
Original assignee: 高洪山
Current assignee: BEIJING CEI TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2014-11-11

Abstract

本实用新型公开了一种水电解制氢设备，一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽、氧分离器、氢分离器、氧综合塔、氢综合塔、平衡装置及循环泵，所述两分离器的分别通过对应的氧气液管、氢气液管与水电解槽连通，两者顶部分别与对应的氧综合塔、氢综合塔连通，而底部分别经对应的氧侧回流管道、氢侧回流管道与平衡装置连通，平衡装置经循环泵连通至水电解槽，其特征在于：在所述氧分离器或氧侧回流管道上设有一流量控制装置，氢分离器或氢侧回流管道上设有一流量控制装置。本实用新型实现了液位控制与气体压力控制的分离，阻断了气液互串的途径，同时省去了价格昂贵的气压和液位测试系统，降低了成本。

Description

水电解制氢设备

技术领域

本实用新型涉及一种生产化合物或非金属的电解工艺所用的设备，具体涉及一种水电解制氢设备。

背景技术

水电解制氢法是通过对水电解槽中的电解液进行直流电电解，分别在阴极和阳极产生出含液氢气和氧气，而后分两路送往氢分离器和氧分离器进行重力分离，氢气和氧气向上通过氢综合塔和氧综合塔冷却、捕滴后送往用气点，而电解液向下，经回流管、冷却器后汇集到循环泵中，再次被压送至电解槽中电解，如此往复循环生成氢气和氧气。在此过程中，需要保证氢分离器与氧分离器中的液位的平衡，避免气液互串而造成喷发危险，通常，液位的平衡是通过调节两个分离器中气体的压力实现的。

现有技术中，利用自动化仪表来控制氢分离器与氧分离器中的压力平衡，具体来说就是在两分离器的出口管路上分别设有调节阀，通过压力及差压变送器进行现场信号检测，采集的信号送到调节仪(或PLC系统)进行分析、比较和运算，计算出两分离器中的压差，然后发出信号去控制调节阀的开度大小，以调节气压，确保两者之间的压力平衡，使设备正常工作。

但如此控制过程并不能完全堵绝喷发意外的产生，若当某一分离器或其后端管路、测量或调节或执行器发生意外，高压侧的气体压力释放，容器内液体通过平衡管向低压侧流动和喷发，甚至可能形成的喷发负压将电解槽内的液体抽出，造成氢氧混合成可爆气体，造成更大的意外。显而易见，要彻底解决这一问题，关键是分离器在液位低于某极限值后，要可靠切断两分离器之间的液体连通。从技术层面上考虑，应使液位控制与压力控制分开，从而阻断气液的互串。

发明内容

本实用新型目的是提供一种能彻底切断意外喷发源的水电解制氢设备，且结构简单，成本降低。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽、氧分离器、氢分离器、氧综合塔、氢综合塔、平衡装置及循环泵，所述氧分离器、氢分离器分别设有气液输入口、气出口及回流口，所述两分离器的气液输入口分别通过对应的氧气液管、氢气液管与水电解槽连通，两者顶部的气出口分别与对应的氧综合塔、氢综合塔连通，而底部的回流口分别经对应的氧侧回流管道、氢侧回流管道与平衡装置连通，平衡装置经循环泵连通至水电解槽，在所述氧分离器或氧侧回流管道上设有一流量控制装置，氢分离器或氢侧回流管道上设有一流量控制装置。

上述技术方案中，当某处意外泄漏时，其中对应的一个分离器的压力下降，导致液位下降，而另一个分离器液位逐步升高；下降到一极限值时，流量控制装置关闭切断相应的回流管；由于系统内的液体总量是一定的，原本两分离器的回流液由其中一个高液位的分离器承担，经平衡装置、循环泵回压到水电解槽中，在水电解槽中被分成二路分别输入氧分离器和氢分离器，因为有新的分流电解液补充到低液位的分离器中，使液位逐步升高，而另一高液位的分离器由于被抽去较多的电解液，液位逐步降低；当低液位的分离器液回升到极值后，流量控制装置逐逝打开，参与回流，经过几次的调整，使两者达到液位平衡，设备恢复正常运行。此时，由于平衡装置被阻断，单侧气体压力的释放不影响液体的原来状态。

上述技术方案中，所述平衡装置为连通氧侧回流管道和氢侧回流管道的综合容器，所述氧侧回流管道和氢侧回流管道的长度设置使回流液在回流管道进出口处的温度差在12～18℃之间。较长的平衡管，一方面能提高管内压力，降低分离器中气液互串的机率，另一方面，由于管内的回流液体温度达到80～85℃，较长的管壁亦成为天然的冷却器，利用与环境不小于40～50℃的温差对回流液进行冷却，避免了使用冷却器，也消除了冷却器管壁的水冷积垢现象，满足进出水电解槽的液体相差15℃左右的液体来控制槽温的工艺要求。

上述技术方案中，所述流量控制装置为2个浮球阀，分别设于氧分离器与氢分离器中，所述浮球阀出口与对应的回流口连通；当液位下降时，浮球阀随液位下降，直至液位低到一极限，浮球阀的阀芯将阀出口关闭；当液位再次升高后，球阀再自行打开。

另一种技术方案是，所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道和氢侧回流管道上的阀。

还有一种就是，所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道和氢侧回流管道上的流量调节器。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.由于本实用新型在分离器与综合容器之间设有流量控制装置，使液位控制与压力控制分开，有效的切断了气液互串的途径，彻底解决了因液位失控的意外喷发。

2.本实用新型中的流量控制装置的设置可以取消以往部分自动化控制仪表(如压力及差压变送器、PLC系统等)，大大减化了测量控制设备，降低了成本。

3.本实用新型中氧、氢液回流管较长，在增大回压的功能外，也起到了冷却的目的，省去了冷却器，避免了管内的积垢现象，简化设备，降低成本。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

其中：[1]、水电解槽；[2]、氧分离器；[3]、氢分离器；[4]、氧综合塔；[5]、氢综合塔；[6]、综合容器；[7]、循环泵；[8]、气液输入口；[9]、气出口；[10]、回流口；[11]、氧气液管；[12]、氢气液管；[13]、氧侧回流管道；[14]、氢侧回流管道；[15]、浮球阀；[16]、浮球阀出口。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽1、氧分离器2、氢分离器3、氧综合塔4、氢综合塔5、平衡装置及循环泵7，所述氧分离器2、氢分离器3分别设有气液输入口8、气出口9及回流口10，所述两分离器的气液输入口8分别通过对应的氧气液管11、氢气液管12与水电解槽1连通，两者顶部的气出口9分别与对应的氧综合塔4、氢综合塔5连通，而底部的回流口10分别经对应的氧侧回流管道13、氢侧回流管道14与平衡装置连通，平衡装置经循环泵7连通至水电解槽1，在所述氧分离器2或氧侧回流管道13、氢分离器3或氢侧回流管道14分别设有流量控制装置。

本实施例中，所述流量控制装置为2个浮球阀15，分别设于氧分离器2与氢分离器3中，所述浮球阀出口16与对应的回流口10连通；所述平衡装置为连通氧侧回流管道13和氢侧回流管道14的综合容器6，所述氧侧回流管道13和氢侧回流管道14的长度设置使回流液在回流管道进出口处的温度差在12～18℃之间。

实施例二：一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽、氧分离器、氢分离器、氧综合塔、氢综合塔、平衡装置及循环泵，所述氧分离器、氢分离器分别设有气液输入口、气出口及回流口，所述两分离器的气液输入口分别通过对应的氧气液管、氢气液管与水电解槽连通，两者顶部的气出口分别与对应的氧综合塔、氢综合塔连通，而底部的回流口分别经对应的氧侧回流管道、氢侧回流管道与平衡装置连通，所述平衡装置为平衡管，平衡管经循环泵连通至水电解槽，在所述氧分离器或氧侧回流管道、氢分离器或氢侧回流管道分别设有流量控制装置，所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道和氢侧回流管道上的阀。

实施例三：一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽、氧分离器、氢分离器、氧综合塔、氢综合塔、平衡装置及循环泵，所述氧分离器、氢分离器分别设有气液输入口、气出口及回流口，所述两分离器的气液输入口分别通过对应的氧气液管、氢气液管与水电解槽连通，两者顶部的气出口分别与对应的氧综合塔、氢综合塔连通，而底部的回流口分别经对应的氧侧回流管道、氢侧回流管道与平衡装置连通，所述平衡装置为平衡管，平衡管经循环泵连通至水电解槽，在所述氧分离器或氧侧回流管道、氢分离器或氢侧回流管道分别设有流量控制装置，所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道和氢侧回流管道上的流量调节器。

Claims

1.一种水电解制氢设备，它主要包括水电解槽[1]、氧分离器[2]、氢分离器[3]、氧综合塔[4]、氢综合塔[5]、平衡装置及循环泵[7]，所述氧分离器[2]、氢分离器[3]分别设有气液输入口[8]、气出口[9]及回流口[10]，所述两分离器的气液输入口[8]分别通过对应的氧气液管[11]、氢气液管[12]与水电解槽[1]连通，两者顶部的气出口[9]分别与对应的氧综合塔[4]、氢综合塔[5]连通，而底部的回流口[10]分别经对应的氧侧回流管道[13]、氢侧回流管道[14]与平衡装置连通，平衡装置经循环泵[7]连通至水电解槽[1]，其特征在于：在所述氧分离器[2]或氧侧回流管道[13]上设有一流量控制装置，氢分离器[3]或氢侧回流管道[14]上设有一流量控制装置。

2.根据权利要求1所述的水电解制氢设备，其特征在于：所述平衡装置为连通氧侧回流管道[13]和氢侧回流管道[14]的综合容器[6]，所述氧侧回流管道[13]和氢侧回流管道[14]的长度设置使回流液在回流管道进出口处的温度差在12～18℃之间。

3.根据权利要求1所述的水电解制氢设备，其特征在于：所述流量控制装置为2个浮球阀[15]，分别设于氧分离器[2]与氢分离器[3]中，所述浮球阀出口[16]与对应的回流口[10]连通。

4.根据权利要求1所述的水电解制氢设备，其特征在于：所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道[13]和氢侧回流管道[14]上的阀。

5.根据权利要求1所述的水电解制氢设备，其特征在于：所述流量控制装置为分别设于氧侧回流管道[13]和氢侧回流管道[14]上的流量调节器。