一种水电解氢气干燥系统及其方法与流程

本发明涉及水电解氢气设备领域，尤其是涉及一种水电解氢气干燥系统及其方法。

背景技术：

1、现有水电解氢气干燥方案主要采用三塔工艺，水电解槽生产的氢气经脱氧、降温、气水分离处理后，流经三通程控阀、气水分离器、冷却器，从吸附塔a下端接口进入，在吸附剂的吸附干燥作用下，氢气中所含有的水蒸气被吸附剂吸附干燥，干燥后的氢气从吸附塔a上端接口流出，经气动三通程控阀分成二路，一路去吸附塔b，另一路经气动调节阀后进入产品气管道。

2、由于吸附塔a流出的部分干燥氢气进入吸附塔b，在吸附塔b内的加热器元件自动启动，氢气经电加热器加热升温，然后流经吸附塔床层，吸附塔上吸附的水分与热的氢气接触，以水蒸气形式从吸附剂上脱附，随氢气一同经吸附塔b的下部接口流出；

3、随后，热的氢气和水蒸气的混合气体进入吸附塔c中接触其内的冷却器，氢气和水蒸气的混合气体被冷却，冷凝水随氢气一起流入吸附塔c中的气水分离器后与氢气分离，冷凝水经排水阀自动排出。

4、而目前上述的水电解氢气干燥方案主要具有以下几个缺陷：

5、1、每个吸附塔设有一个冷却器、气水分离器，这样导致设备数量多，制造成本高。

6、2、电加热元件设置在吸附塔内，导致后续吸附塔维护不方便，吸附塔结构复杂。

7、3、针对大处理量的吸附装置，因电加热元件设置在吸附塔内，导致吸附塔内部分空间无法装填吸附剂，这样会导致吸附塔尺寸变大，增加容器制造难度及成本。

8、4、当吸附塔直径变大时，因吸附塔中心设有电加热元件，这样会导致距离吸附塔中心位置越近，吸附剂温度越高，离吸附塔中心越远的位置，温度越低，导致吸附剂径向温度分布不均，影响再生的效果，最终影响吸附效果。

9、5、因电加热元件设置在吸附塔内，每次冷吹都需要把电加热器元件的热量带走，这样会导致能量损失增加，增加冷吹时间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种降低设备制造成本，简化流程，避免热量无效损失的水电解氢气干燥系统及其方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种水电解氢气干燥方法，包括进气管口、产品气出口、连接于进气管口与产品气出口之间的第一吸附塔以及第二吸附塔，且第一吸附塔与第二吸附塔的吸附周期呈间隔切换使用，以使任一吸附周期内，当其中一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于加热再生或冷却状态；

3、进气管口、处于吸附状态的吸附塔以及产品气出口依次连接形成干燥流路；

4、进气管口与产品气出口之间连接有加热器，以使进气管口、加热器以及处于加热再生状态的吸附塔依次连接形成再生流路；

5、当氢气进入进气管口时，部分氢气进入处于吸附状态的吸附塔中，并经吸附塔内的吸附剂干燥后从吸附塔的出气端流出，使得干燥后的氢气由产品气出口处流出；另一部分氢气进入加热器进行加热，加热后的氢气进入处于加热再生状态的吸附塔中，使得吸附剂上的水分以水蒸气形式随加热后的氢气一同从吸附塔的出气端流出，当处于加热再生状态的吸附塔再生完成后，流向加热器的氢气切换至旁通管路，并对再生完成的吸附塔进行冷却，冷却至设定温度后，吸附塔切换为吸附状态。

6、进一步的，进气管口与产品气出口之间连接有冷却器以及气液分离器，且冷却器一侧连通至吸附塔的出气端，以使处于加热再生状态的吸附塔、冷却器以及气液分离器依次连接形成冷凝流路。

7、进一步的，进气管口与加热器之间设置有热交换器，且冷凝流路流经热交换器。

8、进一步的，气液分离器一侧连接有用于排放冷凝水的排水管口，且气液分离器连通至吸附塔的进气端，以使经气液分离后的氢气进入处于吸附状态的吸附塔中。

9、进一步的，加热器的出口处设置有温度检测元件，以使温度检测元件检测到出口处温度低于设定温度时，加热器启动加热升温。

10、进一步的，进气管口与吸附塔的进气端之间连接有气动调节阀，用于调节吸附塔的进气量。

11、进一步的，产品气出口靠近吸附塔的一侧连接有过滤器，以使氢气经过滤器过滤后从产品气出口处流出。

12、进一步的，进气管口与加热器之间连接有流量计，用于检测进入加热器的氢气流量。

13、本发明还公开了一种水电解氢气干燥系统，通过所述的水电解氢气干燥方法进行使用。

14、本发明的有益效果在于：

15、1、三塔流程简化为二塔流程，同时将三个吸附塔内置的冷却器简化设置为外接共同使用的一个冷却器，并将三个吸附塔内置的气液分离器简化设置为一个外接共同使用的气液分离器，减少设备数量，简化流程。

16、2、加热器独立设置于吸附塔外部，减少元件数量，简化流程，吸附塔结构同步简化，并避免冷却器对加热器的热量损失。

17、3、针对大处理量的吸附装置，可以减少吸附塔尺寸，减少制造难度。

18、4、由于加热器设置于吸附塔外部，且多个吸附塔共用同一加热器，使得氢气经加热器进行加热时，不会出现吸附塔内部进行加热时的径向加热不均的问题。

19、5、简化流程，同时避免加热器热量无效损失，进而降低能量损耗。

技术特征：

1.一种水电解氢气干燥方法，其特征在于：包括进气管口(1)、产品气出口(2)、连接于进气管口(1)与产品气出口(2)之间的第一吸附塔(3)以及第二吸附塔(4)，且第一吸附塔(3)与第二吸附塔(4)的吸附周期呈间隔切换使用，以使任一吸附周期内，当其中一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于加热再生或冷却状态；

2.根据权利要求1所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：进气管口(1)与产品气出口(2)之间连接有冷却器(6)以及气液分离器(7)，且冷却器(6)一侧连通至吸附塔的出气端，以使处于加热再生状态的吸附塔、冷却器(6)以及气液分离器(7)依次连接形成冷凝流路。

3.根据权利要求2所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：进气管口(1)与加热器(5)之间设置有热交换器(14)，且冷凝流路流经热交换器(14)。

4.根据权利要求2所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：气液分离器(7)一侧连接有用于排放冷凝水的排水管口(8)，且气液分离器(7)连通至吸附塔的进气端，以使经气液分离后的氢气进入处于吸附状态的吸附塔中。

5.根据权利要求1所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：加热器(5)的出口处设置有温度检测元件(10)，以使温度检测元件(10)检测到出口处温度低于设定温度时，加热器(5)启动加热升温。

6.根据权利要求1所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：进气管口(1)与吸附塔的进气端之间连接有气动调节阀(11)，用于调节吸附塔的进气量。

7.根据权利要求1所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：产品气出口(2)靠近吸附塔的一侧连接有过滤器(12)，以使氢气经过滤器(12)过滤后从产品气出口(2)处流出。

8.根据权利要求1所述的水电解氢气干燥方法，其特征在于：进气管口(1)与加热器(5)之间连接有流量计(13)，用于检测进入加热器(5)的氢气流量。

9.一种水电解氢气干燥系统，其特征在于：通过权利要求1-8任一项所述的水电解氢气干燥方法进行使用。

技术总结本发明提供一种水电解氢气干燥系统及其方法，包括进气管口、产品气出口、连接于进气管口与产品气出口之间的第一吸附塔以及第二吸附塔，且第一吸附塔与第二吸附塔的吸附周期呈间隔切换使用，以使任一吸附周期内，当其中一吸附塔处于吸附状态时，另一吸附塔处于加热再生或冷却状态；当氢气进入进气管口时，部分氢气进入处于吸附状态的吸附塔中，并经吸附塔内的吸附剂干燥后从吸附塔的出气端流出，使得干燥后的氢气由产品气出口处流出；另一部分氢气进入加热器进行加热，加热后的氢气进入处于加热再生状态的吸附塔中，使得吸附剂上的水分以水蒸气形式随加热后的氢气一同从吸附塔的出气端流出；本发明降低设备制造成本，简化流程，避免热量无效损失。技术研发人员：熊沐朋,窦鹏敏,王小伟,马霞受保护的技术使用者：氢源嘉创（浙江）新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23