[發(fā)明專利]一種大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110274217.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113215592B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任杰;郭亞卿;鮑連福;楊志祎;李明新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉寓氫能源科技（遼寧）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25B1/04
• 分類(lèi)號(hào): C25B1/04;C25B9/67;C25B15/021;F28D7/16;F28D20/00;F24H9/18
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本申請(qǐng)涉及電解水制氫生產(chǎn)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)，采用輔助加熱器對(duì)循環(huán)堿液加熱，不使用儲(chǔ)熱桶儲(chǔ)存而外的換熱介質(zhì)，減少綜合熱管理系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的不良影響因素；綜合換熱器兼具將氫氣中回收熱量、氧氣中回收熱量統(tǒng)合和加熱再分配換熱器所用熱流體兩個(gè)作用，利于綜合換熱器內(nèi)儲(chǔ)熱倉(cāng)的儲(chǔ)熱介質(zhì)工作初期即存儲(chǔ)能量，在綜合加熱器傳熱溫差值減小時(shí)，釋放能量，緩和溫差值導(dǎo)致傳熱效率降低對(duì)循環(huán)堿液加熱效果的影響，提高綜合熱管理系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，并減少生產(chǎn)過(guò)程中參數(shù)錯(cuò)誤報(bào)警的可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電解水制氫生產(chǎn)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，它涉及一種大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電解水制氫其為在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程中為提高水的離子導(dǎo)電率以及減少電解水制氫過(guò)程中其他雜離子的干擾，一般其電解液采用堿液（NaOH溶液），其工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)稱為堿性電解水制氫工藝及其系統(tǒng)。

同時(shí)目前大型堿性電解水制氫過(guò)程中由于制取量大、電解過(guò)程中對(duì)堿液的加熱，使得兩個(gè)電極分別采出的氫氣氣相和副產(chǎn)品氧氣氣相具體體積流量大、夾帶有堿液液霧、高溫的特性。一方面為對(duì)所得氫氣、氧氣分離堿液提純，另一方面回收氫氣氣相和氧氣氣相中的熱量，故會(huì)大型堿性電解水制氫配置有熱管理系統(tǒng)。

例如在氫氣氣相、氧氣氣相進(jìn)行氣液分離前使用換熱其進(jìn)行換熱回收熱量，冷凝氫氣氣相、氧氣氣相中的水蒸氣，便于氫氣、氧氣的提純，另一方面將回收的熱量加熱由氣液分離回收的循環(huán)堿液。并且該系統(tǒng)還對(duì)高功率電解水制氫過(guò)程中多余的回收熱量，即在氣相回收熱量在滿足循環(huán)堿液加熱所需熱量外的多余熱量，進(jìn)行收集，將多余的較高溫度的換熱介質(zhì)儲(chǔ)存于儲(chǔ)熱罐中。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)其仍存在有不足之處，由于將氫氣中回收熱量、氧氣中回收熱量統(tǒng)合，并通過(guò)多次傳遞以加熱循環(huán)堿液，受氫氣氧氣的流量、含水量在電解過(guò)程中周期性小范圍波動(dòng)，回收熱量對(duì)循環(huán)堿液加熱效果亦存在波動(dòng)；另一方面儲(chǔ)熱罐儲(chǔ)在高功率電解過(guò)程中儲(chǔ)存較高溫度的換熱介質(zhì)，儲(chǔ)存過(guò)程中對(duì)氫氣氣相、氧氣氣相間接換熱回收熱量的換熱管路中換熱介質(zhì)的量不斷減少，需要補(bǔ)充換熱介質(zhì)，補(bǔ)充的換熱介質(zhì)溫度與流出換熱介質(zhì)的溫度不符，使換熱系統(tǒng)波動(dòng)，且該系統(tǒng)波動(dòng)還會(huì)影響到采出至儲(chǔ)熱罐內(nèi)的換熱介質(zhì)溫度，形成反饋循環(huán)，導(dǎo)致?lián)Q熱系統(tǒng)溫度波動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)、加熱穩(wěn)定性降低，工況動(dòng)態(tài)平衡難。

并且低功率電解時(shí)將較高溫度的換熱介質(zhì)接入原有對(duì)循環(huán)堿液加熱的換熱管路中進(jìn)行輔助加熱，但增加后的換熱介質(zhì)體積必然與原有管道儲(chǔ)量不符，多余的換熱介質(zhì)必然需要有所儲(chǔ)存裝置，輔助加熱的使用時(shí)間受儲(chǔ)熱罐大小限制，儲(chǔ)熱罐內(nèi)原有較高溫度的換熱介質(zhì)使用完畢后無(wú)法在進(jìn)行輔助加熱，對(duì)生產(chǎn)繼續(xù)造成阻礙，并且過(guò)大的儲(chǔ)熱罐使得設(shè)備成本、換熱介質(zhì)用量成本以及保溫成本大為提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高堿性電解水裝置綜合熱管理系統(tǒng)回收熱量加熱效果穩(wěn)定性，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

一種大型堿性電解水制氫裝置的綜合熱管理系統(tǒng)，包括堿性電解水制氫單元、熱量回收單元、熱量再分配單元、氣相處理單元和液相循環(huán)單元，

所述堿性電解水制氫單元包括電解槽，所述電解槽設(shè)有液堿循環(huán)進(jìn)口；

所述氣相處理單元包括氫氣氣液分離器，氧氣氣液分離器；

所述電解槽與氫氣氣液分離器之間連接有氫氣采出管段，所述電解槽與氧氣氣液分離器之間連接有氧氣采出管段；

所述熱量回收單元包括綜合換熱器、安裝于氫氣采出管段上的氫氣熱量回收換熱器和安裝于氧氣采出管段上的氧氣熱量回收換熱器；