一种由多个阀门控制的气液分离系统及其控制方法与流程

本发明涉及由多个阀门控制的气液分离系统及其控制方法，属于电解制氢的。

背景技术：

1、随着电解槽装备的快速发展，电解水制氢系统的大型化、规模化成为了必然的发展趋势。在新能源应用场景下，制氢系统的开停车较网电场景下更为频繁。因此，开停车过程中的安全问题就需要着重考虑。其中，作为电解水制氢系统安全稳定运行的重要一环，气液分离装置在制氢系统开停车过程中的运行方式就显得越发重要。

2、电解制氢系统处于备用状态时，系统压力往往保持在较高的压力上，这一压力的存在容易导致氢氧互窜的发生，从而造成安全隐患。因此，处于备用状态下的制氢系统需要将压力释放，从而保证备用状态下制氢系统的安全性。然而，当前控制方法在停车过程中释放压力较为困难，仍存在因氢、氧两侧压力差引发的碱液倒灌的风险。

3、基于此，有必要研发一种能够保证制氢系统停车并同时释放压力的过程中制氢系统，以确保系统安全稳定运行。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种由多个阀门控制的气液分离系统及其控制方法，其具体技术方案如下：

2、一种由多个阀门控制的气液分离系统，包括氧气气液分离器和氢气气液分离器，所述氧气气液分离器连接来自电解槽的氧侧出口，所述氢气气液分离器连接来自电解槽的氢侧出口，所述氧气气液分离器的底部开设氧出口，所述氢气气液分离器的底部开设氢出口，所述氧出口和氢出口分别通过各自的管道连接到碱液循环泵，碱液循环泵的出液端连接到碱液电解槽，

3、还包括设置在氢气气液分离器的氢出口管道上的氢侧阀门、设置在氧气气液分离器的氧出口管道上的氧侧阀门以及设置液位平衡管上的液位阀门，所述液位平衡管为一根联通氧气气液分离器和氢气气液分离器的管道。

4、进一步的，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器为卧式气液分离器或者立式气液分离器。

5、进一步的，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器的上部或中部分别设置有进液口，所述进液口连接管道，所述管道的上游端分别连接电解槽对应的氧侧出口和氢气侧出口。

6、进一步的，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器均设置有压力表，用于检测系统压力。

7、基于上述的由多个阀门控制的气液分离系统的控制方法，包括正常关机控制方法，所述正常关机控制方法包括以下步骤：

8、步骤1：制氢系统正常关机时，整流器输出递减至停止运行，氧侧阀门和氢侧阀门继续自动调节，保证系统压力恒定；

9、步骤2：碱液循环泵按停机延时设定时间继续运行，将电解槽内气体带出至气液分离系统，当碱液循环泵到设定时间停止运行，关闭气液分离下端平衡管上的液位阀门，同时关闭氢气分离器和氧气分离器出口的氢侧阀门和氧侧阀门；

10、步骤3：关闭气液分离系统与纯化装置之间的阀门。

11、进一步的，所述步骤1和2中碱液循环泵运行至停止，直到氧气气液分离器和氢气气液分离器内的液位不再变化，系统压力稳定，关闭液位阀门。

12、进一步的，所述步骤3进行时，气液分离系统内的压力为1.4-3.2 mpa。

13、进一步的，还包括故障应急控制方法，所述故障应急包括异常关机以及氧气气液分离器/氢气气液分离器液位失衡，

14、（1）当异常关机时，如果是气液分离系统全部断电，即刻将手动关闭所有的阀门；

15、如果是电解槽关机，碱液循环泵正常运行时，碱液循环泵运行或停止至氧气气液分离器和氢气气液分离器内气压平衡时，关闭氧气气液分离器和氢气气液分离器；

16、（2）氧气气液分离器和氢气气液分离器液位失衡时，碱液循环泵正常运行或停止，首先关闭液位阀门，调节氢侧阀门和氧侧阀门的开度，若氧气气液分离器内液位高于氢气气液分离器时，氢侧调节阀自动调节增大开度，平衡液位；若氧气气液分离器内液位低于氢气气液分离器时，氧侧调节阀自动调节增大开度，平衡液位

17、本发明的有益效果是：

18、用于保证电解槽关机时制氢系统的安全。除气液分离装置正常运行时所需阀门外，在液位平衡管以及氢气气液分离器和氧气气液分离器出口分别设置一个液位阀门、氢氧侧阀门和氧侧阀门以保证电解制氢系统关机时氢氧两侧液位平衡，减少氢氧互窜的发生。制氢系统正常关机时，整流器输出递减至停止运行，氢氧侧出口调节阀继续自动调节，保证系统压力恒定。碱液循环泵按停机延时设定时间继续运行，将电解槽内气体带出至气液分离系统。当碱液循环泵到设定时间停止运行，关闭气液分离下端平衡管阀门，氢气分离器和氧气分离器出口的氢氧侧阀门和氧侧阀门。关闭气液分离系统与纯化装置之间的阀门。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明除正常运行外所需阀门，在液位平衡管以及氢气气液分离器和氧气气液分离器出口分别设置一个控制阀（依次是液位阀门、氢氧侧阀门和氧侧阀门），实现制氢系统停车的同时释放压力，以保证制氢系统的安全性。

技术特征：

1.一种由多个阀门控制的气液分离系统，包括氧气气液分离器和氢气气液分离器，所述氧气气液分离器连接来自电解槽的氧侧出口，所述氢气气液分离器连接来自电解槽的氢侧出口，所述氧气气液分离器的底部开设氧出口，所述氢气气液分离器的底部开设氢出口，所述氧出口和氢出口分别通过各自的管道连接到碱液循环泵，碱液循环泵的出液端连接到碱液电解槽，

2.根据权利要求1所述的由多个阀门控制的气液分离系统，其特征在于，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器为卧式气液分离器或者立式气液分离器。

3.根据权利要求1所述的由多个阀门控制的气液分离系统，其特征在于，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器的上部或中部分别设置有进液口，所述进液口连接管道，所述管道的上游端分别连接电解槽对应的氧侧出口和氢气侧出口。

4.根据权利要求3所述的由多个阀门控制的气液分离系统，其特征在于，所述氧气气液分离器和氢气气液分离器均设置有压力表，用于检测系统压力。

5.基于权利要求1-4任一所述的由多个阀门控制的气液分离系统的控制方法，其特征在于，包括正常关机控制方法，所述正常关机控制方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的由多个阀门控制的气液分离系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1和2中碱液循环泵运行至停止，直到氧气气液分离器和氢气气液分离器内的液位不再变化，系统压力稳定，关闭液位阀门。

7.根据权利要求5所述的由多个阀门控制的气液分离系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3进行时，气液分离系统内的压力为1.4-3.2 mpa。

8.根据权利要求5所述的由多个阀门控制的气液分离系统的控制方法，其特征在于，还包括故障应急控制方法，所述故障应急包括异常关机以及氧气气液分离器/氢气气液分离器液位失衡，

技术总结本发明公开了一种由多个阀门控制的气液分离系统及其控制方法，该气液分离系统为在液位平衡管以及氢气气液分离器和氧气气液分离器出口分别设置一个液位阀门、氢氧侧阀门和氧侧阀门以保证电解制氢系统关机时氢氧两侧液位平衡，减少氢氧互窜的发生。该控制方法为：制氢系统正常关机时，整流器输出递减至停止运行，氢氧侧出口调节阀继续自动调节，保证系统压力恒定。碱液循环泵按停机延时设定时间继续运行，将电解槽内气体带出至气液分离系统。当碱液循环泵到设定时间停止运行，关闭气液分离下端平衡管阀门，氢气气液分离器和氧气气液分离器出口的氢氧侧阀门和氧侧阀门。待三个阀门均关闭后，关闭气液分离装置与纯化装置之间的阀门。本发明通过平衡管液位开关阀阀门和回液开关阀、氢氧侧调节阀协同配合调节，保证制氢系统的安全性。技术研发人员：江荣方,刘桂林,韩世涛,张羽,黄建刚,余靖,曾雅梅受保护的技术使用者：江苏双良氢能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24