水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，屬于氫或氧的電解水【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置罐體的底部有氣體進(jìn)口，補(bǔ)水溢流管的出口伸到氣液分離器底部；罐體的下部設(shè)有與外部連通的補(bǔ)水進(jìn)口；罐體的中部設(shè)有回流組件；罐體的上部設(shè)有捕滴網(wǎng)。該水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置針對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行整合與補(bǔ)充，將水電解制氫過程中多步集中,提出一種在水電解制氫氣過程中同時對氣體進(jìn)行洗滌、冷卻、對系統(tǒng)補(bǔ)水的綜合處理裝置，實(shí)現(xiàn)多功能一體化，減小水電解制氫設(shè)備的總占地面積，節(jié)約成本并提高裝置整體空間利用率。
【專利說明】水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制氫的處理裝置，屬于氫或氧的電解水【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]水電解制氫的一般工藝流程是:采用25?30%氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液為電解液，電解槽在80?90°C條件下工作。電解系統(tǒng)正常運(yùn)行時，工業(yè)軟水經(jīng)純水裝置制取純水，并送入純水水箱,經(jīng)補(bǔ)水泵輸入堿液系統(tǒng)，補(bǔ)充因電解而消耗的水。水在電解槽中被電解成H2與O2,并與未被電解的堿液一起進(jìn)入氣液處理裝置中，然后在氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離出來的氣體再經(jīng)過氣體洗滌器、氣體冷卻器。在此過程中，經(jīng)氣液分離后的氣體含水量和含堿量較大，且氣體溫度高，需多步處理逐步降低氣體中的堿性物質(zhì)含量，以降低氣體中的堿性物質(zhì)對整體水電解制氫設(shè)備的影響。
[0003]相對的，氣體中含堿所以電解液中的堿性物質(zhì)在不斷減少，電解工作會因堿液的濃度降低而受到影響，現(xiàn)有技術(shù)將堿液做停機(jī)補(bǔ)充，會降低氫氣產(chǎn)出率。工藝較繁瑣堿液濃度浮動較大，氫氣產(chǎn)出率不穩(wěn)定。
[0004]而且為了減少堿性物質(zhì)腐蝕水電解制氫設(shè)備，經(jīng)過冷卻的氣體會通過洗滌設(shè)備來實(shí)現(xiàn)脫堿。
[0005]此外，在電解設(shè)備運(yùn)行過程中時常要進(jìn)行補(bǔ)水，由于電解槽中的正常工作溫度是在85°C左右，所以需要對補(bǔ)水進(jìn)行預(yù)加熱處理后再加入電解槽中，否則會影響電解槽工作溫度，降低產(chǎn)出氫氣的質(zhì)量。
[0006]所以說從整體上來看，水電解制氫設(shè)備對于氣體冷卻、脫堿及補(bǔ)水等工藝是必不可缺的，然而現(xiàn)有技術(shù)中這些設(shè)備分散而不統(tǒng)一，造成水電解制氫設(shè)備的復(fù)雜化和大型化，帶來占地、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等一系列問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的第一技術(shù)問題是:保證在水電解制氫設(shè)備正常運(yùn)行的同時，又能夠減小水電解制氫設(shè)備的總占地面積，，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種將各工藝流程集中一體的綜合處理裝置。
[0008]本發(fā)明要解決的第二技術(shù)問題是:在解決第一技術(shù)問題的同時，減小該綜合處理裝置自身的體積。
[0009]本發(fā)明為解決第一技術(shù)問題提出的第一技術(shù)方案是:一種水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，該綜合處理裝置下方連通有所述水電解制氫設(shè)備的氣液分離器，該綜合處理裝置包括罐體，所述罐體的下部設(shè)有與外部連通的補(bǔ)水進(jìn)口，所述罐體內(nèi)的中部設(shè)有回流機(jī)構(gòu)，所述罐體內(nèi)的上部設(shè)有捕滴網(wǎng)；所述回流機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述罐體內(nèi)的至少兩層氣泡細(xì)化網(wǎng)和穿設(shè)于所述氣泡細(xì)化網(wǎng)中部的回流組件；所述回流組件包括基板和固接于所述基板下面的三層套管，所述基板上開有通孔，所述三層套管由內(nèi)到外依次為補(bǔ)水溢流管、進(jìn)氣管和氣體回流管，所述通孔與所述補(bǔ)水溢流管連通。
[0010]第一技術(shù)方案的有益效果是:含堿性物質(zhì)的高溫氣體從進(jìn)氣管進(jìn)入該裝置后再經(jīng)過細(xì)化網(wǎng)分散細(xì)化，使氣體與罐內(nèi)水充分接觸，在氣體與水進(jìn)行熱交換的同時將其所攜帶的堿性物質(zhì)溶于水中。
[0011]綜合考慮罐內(nèi)堿性水溶液的飽和度、電解槽中堿性物質(zhì)流速率失及電解槽中水的消耗量等問題，所以在罐體的下方設(shè)置了補(bǔ)水進(jìn)口，來為裝置提供水，并且當(dāng)罐體內(nèi)水位達(dá)到一定高度時會從設(shè)置在罐體正中的補(bǔ)水溢流管回流至氣液分離器，回流液體是具有一定溫度的堿性溶液，該溶液是為電解槽提供真正補(bǔ)水的溶液。
[0012]所以說該裝置在保證了水電解制氫設(shè)備的正常工作的同時，即對氣體進(jìn)行初步冷卻、對氣體進(jìn)行去堿處理及對水電解制氫設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)水，將原先處理這些工序所用到的裝置進(jìn)行了一體化集中，使得水電解制氫設(shè)備的總占地面積大大縮減。
[0013]在第一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上本發(fā)明為解決第二技術(shù)問題提出的第二技術(shù)方案是:所述進(jìn)氣管靠近基板端的管壁上開有若干通氣孔，所述補(bǔ)水溢流管向下延伸到所述氣液分離器中，所述進(jìn)氣管向下與所述氣液分離器的出氣口對接，所述氣體回流管向下延伸并穿過所述氣泡細(xì)化網(wǎng)的最底層。
[0014]第二技術(shù)方案的有益效果是:通過將氣體回流管向下延伸并穿過所述氣泡細(xì)化網(wǎng)的最底層的設(shè)計，使得從進(jìn)氣管進(jìn)來的氣體在罐體內(nèi)的運(yùn)動行程加大，使得氣體進(jìn)行一次冷卻，之后氣體被輸送到罐體的最下端，并由自身浮力作用上浮，上浮過程中被氣泡細(xì)化網(wǎng)分散細(xì)化，使得分散后的小氣泡充分與水接觸，所含有的堿性物質(zhì)溶于水，以最大程度減少從該裝置出去氣體所含的堿性物質(zhì)，減少了輸送的氣體對水電解制氫設(shè)備的腐蝕，延長了整套設(shè)備的使用壽命。
[0015]所述說在保證水電解制氫設(shè)備正常運(yùn)行，將各工藝進(jìn)行整合集中在一個裝置的大前提下，該裝置通過上述涉及合理的利用了有限的空間，在最大程度上縮減了該裝置自身的體積，不會因?yàn)楣δ芴喽沟醚b置本身變得太復(fù)雜。
[0016]上述第一技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述氣體回流管外周壁盤設(shè)有冷卻水盤管。
[0017]上述技術(shù)方案的有益效果是:在三層套管最外側(cè)的氣體回流管的外周壁盤設(shè)冷卻水盤管，以進(jìn)一步降低在管路中流動的氣體的溫度，減緩該裝置的冷卻壓力和輸出氣體的冷卻溫度。
[0018]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:第一氣泡細(xì)化網(wǎng)固設(shè)在所述基板上，第二氣泡細(xì)化網(wǎng)位于所述回流機(jī)構(gòu)的底部，所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)大于所述第二氣泡細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)。
[0019]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)與所述第二氣泡細(xì)化之間還設(shè)置了目數(shù)小于所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)而大于所述第二氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)的若干氣泡細(xì)化網(wǎng)。
[0020]上述技術(shù)方案的有益效果是:第二氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)大于第一氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)，以此來進(jìn)一步分散細(xì)化氣體；設(shè)置多層氣泡細(xì)化網(wǎng)，在實(shí)際情況允許的范圍內(nèi)可以最大程度的細(xì)化氣體，以求氣體所附帶的堿性物質(zhì)完全溶解在水中。
[0021]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述補(bǔ)水進(jìn)口處設(shè)有三通水閥，所述冷卻水盤管的出口通過管道連通到所述三通水閥的入水口。
[0022]上述技術(shù)方案的有益效果是:冷卻水盤管的出口通過管道連通到三通水閥的入水口，使得冷卻水可以通入到罐體內(nèi)作為備用補(bǔ)水，以此來節(jié)約用水，更為環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例
[0024]本實(shí)施例的一種水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，如圖1所示，該綜合處理裝置進(jìn)氣管14的底端進(jìn)口與其下方氣液分離器2的出氣口 I連通，并通過法蘭密封連接，氣體從該水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置的頂部氣體出口 10排除，該水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置包括罐體9，罐體9的下部設(shè)有與外部連通的補(bǔ)水進(jìn)口 4，罐體9的中部設(shè)有回流機(jī)構(gòu)，罐體9的上部設(shè)有沿罐體9徑向設(shè)置于罐體9內(nèi)的捕滴網(wǎng)11 ；回流機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述罐體內(nèi)的第一氣泡細(xì)化網(wǎng)12、第二氣泡細(xì)化網(wǎng)13及穿設(shè)于氣泡細(xì)化網(wǎng)中部的回流組件；回流組件包括基板8和焊接于基板8下面的三層套管，基板8的正中開有通孔，第一氣泡細(xì)化網(wǎng)12就固設(shè)在基板8上，三層套管由內(nèi)到外依次為補(bǔ)水溢流管3、進(jìn)氣管14和氣體回流管6，通孔與補(bǔ)水溢流管3連通。
[0025]在進(jìn)氣管14靠近基板8端開有若干通氣孔，補(bǔ)水溢流管3的另一端延伸到氣液分離器2的液面以下，以防止氣體從補(bǔ)水溢流管3逆流進(jìn)入到該綜合處理裝置中，影響裝置的正常運(yùn)行?；亓鞴?另一端延伸到回流機(jī)構(gòu)的下方，也即延伸到第二氣泡細(xì)化網(wǎng)13的下方，使氣體被氣泡細(xì)化網(wǎng)分散細(xì)化充分洗滌，最大程度的消除氣體中帶有的堿性物質(zhì)；氣體回流管6的外周壁，即回流組件的最外層繞設(shè)有冷卻水盤管15。
本實(shí)施例的第一層氣泡細(xì)化網(wǎng)12的目數(shù)大于所述第二層氣泡細(xì)化網(wǎng)13的目數(shù)。
[0026]在本實(shí)施例中還可以在第一氣泡細(xì)化網(wǎng)12和第二氣泡細(xì)化網(wǎng)13之間還可以加入多層氣泡細(xì)化網(wǎng)，并且細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)可以由下自上依次增加也可以是各氣泡細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)一致，以達(dá)到更好的氣體細(xì)化分散效果。冷卻水盤管15的進(jìn)口 7與出口 5均設(shè)置在罐體9的外側(cè)，由水閥控制開閉。
[0027]本實(shí)施例的補(bǔ)水進(jìn)口 4處設(shè)有三通水閥，冷卻水盤管15的出口通過管道連通到三通水閥的入水口。
[0028]本實(shí)施例的基板8上的開口設(shè)置在基板8的正中。當(dāng)然也可以依據(jù)需要開設(shè)在基板8的其他位置上，但是開在正中相對其他位置來說效果更好，其可以使氣體散熱更均勻，同時裝置中各位置中水溫也較為接近。
[0029]本實(shí)施例的綜合裝置將水電解制氫工藝中的冷卻、洗滌和補(bǔ)水的裝置一體化，以此來縮減水電解制氫設(shè)備的總占地面積，同時通過一些合理的設(shè)計，在保證水電制氫設(shè)備正常運(yùn)行的同時，最大程度縮減了設(shè)備的總體積，所以不必?fù)?dān)心因?yàn)榧羞^多功能導(dǎo)致設(shè)備大型化和復(fù)雜化的問題。
[0030]值得一提的是，該裝置不僅能夠保證水電解制氫設(shè)備的正常運(yùn)行，還在一些細(xì)節(jié)上注意如何合理利用電能、熱能及水資源，以適應(yīng)國家對節(jié)能減排環(huán)保高效的要求。例如將高溫氣體用于預(yù)熱補(bǔ)水、將冷卻水通回到罐體內(nèi)及洗滌液體回流等措施。
[0031]水電解制氫得到氣體是一種濕度大、溫度高、含堿性物質(zhì)的氣體，一般步驟是先將氣體冷卻后再洗滌，而隨著電解的不斷進(jìn)行，電解液的溶質(zhì)和溶劑的量均在減少，即堿性物質(zhì)和水都在流失，所以要進(jìn)行補(bǔ)充，而電解液的工作溫度一般都很高，冷水直接注入會影響電解的正常進(jìn)行，因此需要進(jìn)行預(yù)加熱處理以減小影響。
[0032]而本案中通過一些結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，避免了出現(xiàn)上述問題，先進(jìn)行了初步冷卻后洗滌，在將洗滌后含有堿性物質(zhì)的溶液回流至電解槽中，而直接通入該裝置的高溫氣體對罐體內(nèi)的水進(jìn)行了加熱，所以不必再去擔(dān)心回流水溫的問題。
[0033]在使用中，需先將罐體9內(nèi)預(yù)裝部分水，其高度不要高于第一氣泡細(xì)化網(wǎng)12即可。本實(shí)施例的電解得到的氣體從進(jìn)氣管14進(jìn)入到本實(shí)施例的中和處理裝置中，此時氣體中含堿量、含水量及氣體溫度都較高，而一般的處理方式是先冷卻再洗滌除堿再執(zhí)行后續(xù)的一些工藝步驟，而使用本裝置后，高溫高堿含量高水含量的氣體直接輸送進(jìn)本裝置，氣體經(jīng)過冷卻回流，被輸送到第二氣泡細(xì)化網(wǎng)13的下方此時氣體溫度較剛輸送進(jìn)來的氣體溫度相比有明顯下降。氣體在水中上浮被氣泡細(xì)化網(wǎng)分散細(xì)化，氣泡中含有的堿性物質(zhì)溶于水中，氣體在通過第一氣泡細(xì)化網(wǎng)12之后，氣體中的堿性物質(zhì)含量有明顯降低，但仍有較高的含水量，因此本實(shí)施例的綜合處理裝置在罐體9的上部還設(shè)置了一個捕滴網(wǎng)11，該措施在一定程度上降低了最終由氣體出口 10排出的氣體的含水量。
[0034]從上述描述我們可以看出，本實(shí)施例的綜合處理裝置完成了對電解得到氣體的洗滌、冷卻，而本實(shí)施例還可以解決為電解槽補(bǔ)水這一工藝中存在的問題。
[0035]在本實(shí)施例中的綜合處理裝置，有一套可以進(jìn)行熱交換的補(bǔ)水系統(tǒng)，在冷卻氣體的同時加熱了將要補(bǔ)入電解槽中的水的溫度，這些水就是為氣體進(jìn)行洗滌除堿的水，因此這些水中有一定的含堿量，可以很好的減緩電解槽中的堿性物質(zhì)的流失。
[0036]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，該綜合處理裝置下方連通有所述水電解制氫設(shè)備的氣液分離器，其特征在于:該綜合處理裝置包括罐體，所述罐體的下部設(shè)有與外部連通的補(bǔ)水進(jìn)口，所述罐體內(nèi)的中部設(shè)有回流機(jī)構(gòu)，所述罐體內(nèi)的上部設(shè)有捕滴網(wǎng)；所述回流機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在所述罐體內(nèi)的至少兩層氣泡細(xì)化網(wǎng)和穿設(shè)于所述氣泡細(xì)化網(wǎng)中部的回流組件；所述回流組件包括基板和固接于所述基板下面的三層套管，所述基板上開有通孔，所述三層套管由內(nèi)到外依次為補(bǔ)水溢流管、進(jìn)氣管和氣體回流管，所述通孔與所述補(bǔ)水溢流管連通。
2.如權(quán)利要求1所述的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，其特征在于:所述進(jìn)氣管靠近基板端的管壁上開有若干通氣孔，所述補(bǔ)水溢流管向下延伸到所述氣液分離器中，所述進(jìn)氣管向下與所述氣液分離器的出氣口對接，所述氣體回流管向下延伸并穿過所述氣泡細(xì)化網(wǎng)的最底層。
3.如權(quán)利要求1所述的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，其特征在于:所述氣體回流管外周壁盤設(shè)有冷卻水盤管。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，其特征在于:第一氣泡細(xì)化網(wǎng)固設(shè)在所述基板上，第二氣泡細(xì)化網(wǎng)位于所述回流機(jī)構(gòu)的底部，所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)大于所述第二氣泡細(xì)化網(wǎng)的目數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，其特征在于:所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)與所述第二氣泡細(xì)化之間還設(shè)置了目數(shù)小于所述第一氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)而大于所述第二氣泡細(xì)化網(wǎng)目數(shù)的若干氣泡細(xì)化網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求3所述的水電解制氫設(shè)備的綜合處理裝置，其特征在于:所述補(bǔ)水進(jìn)口處設(shè)有三通水閥，所述冷卻水盤管的出口通過管道連通到所述三通水閥的入水口。
【文檔編號】C25B9/00GK104388971SQ201410565074
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】石勇, 桓佳君, 齊雪宜 申請人:蘇州競立制氫設(shè)備有限公司