核电厂氢气生产装置的制作方法

本发明涉及核电厂生产运行领域，尤其涉及一种核电厂氢气生产装置。

背景技术：

1、工业规模的制氢方法主要包括甲烷蒸汽重整和电解水制氢，其中电解水制氢的产量约占世界氢气总产量4％。尽管甲烷蒸汽重整是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产生大量二氧化碳。电解水制氢工艺过程简单，产品纯度高，通过采用可再生能源作为能量来源，可实现氢气的高效、清洁、大规模制备，具有较为广阔的发展前景。目前的电解水制氢方法主要有三种：碱性电解水制氢，固体聚合物电解水制氢，及高温固体氧化物电解水制氢。碱性电解水制氢是目前非常成熟的制氢方法，目前核电厂制氢的工艺流程复杂，电解出的氢气由于携带碱液，必须经过单独布景的清洗，净化装置再进贮气罐，再进行压缩，由于生产氢压低，必须经过压缩以后才能使用，并且采用手动补水自动化程度低，需定期人工监测或操作。

技术实现思路

1、未解决上述问题，本发明提供一种核电厂氢气生产装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂氢气生产装置，其包括电解槽、氢气处理系统、氧气处理系统、电解液循环系统、氢气纯化系统、除盐水供给系统、冷却水供给系统、氮气置换系统以及氢气储存系统；

3、所述电解槽生产的氢气依次经所述氢气处理系统、所述氢气纯化系统后进入所述氢气储存系统；

4、所述电解槽生产的氧气依次经所述电解液循环系统、所述氧气处理系统后排出；

5、所述除盐水供给系统为所述核电厂氢气生产装置提供除盐水，所述冷却水供给系统为所述核电厂氢气生产装置提供冷却水，所述氮气置换系统为所述核电厂氢气生产装置提供置换吹扫功能。

6、在一些实施例中，所述氢气处理系统包括氢气输入管路，所述氢气输入管路的两端分别连接于所述电解槽的氢气气道环以及所述氢气纯化系统，所述氢气输入管路沿气流流通方向依次设有氢气冷却器、氢气分离器以及第一输氢调节阀。

7、在一些实施例中，所述氢气纯化系统包括四通阀、第一吸附干燥器、第二吸附干燥器、放空管路以及氢气输出管路；

8、所述四通阀的第一端与所述氢气输入管路连接，所述四通阀的第二端与所述第一吸附干燥器连接，所述四通阀的第三端与所述第二吸附干燥器连接，所述四通阀的第四端与所述放空管路连接，所述放空管路上设有放空控制阀；

9、所述氢气输出管路还连接有氢气排放控制阀。

10、在一些实施例中，所述第一吸附干燥器与所述第二吸附干燥器并联设置，二者并联设置后共同连接于所述氢气输出管路；所述第一吸附干燥器与所述氢气输出管路之间设有第一止回阀，所述第二吸附干燥器与所述氢气输出管路之间设有第二止回阀；

11、所述氢气输出管路经快速接头分为第一输氢管路以及第二输氢管路；所述第一输氢管路沿气流流通方向依次设有第二输氢调节阀、第一输氢控制阀、湿度计、第二输氢控制阀以及压缩机，所述第二输氢管路上设有第一安全阀；

12、所述核电厂氢气生产装置还包括氢气储存管路，所述第二输氢管路的末端连接于所述氢气储存管路，所述氢气储存管路的末端连接于所述氢气储存系统；所述第一输氢管路与所述氢气储存管路之间连接有第一输氢分管路以及第二输氢分管路；

13、所述第一输氢分管路的首端连接在所述第二输氢调节阀以及所述第一输氢控制阀之间的连接管道上，所述第二输氢分管路的首端连接在所述第二输氢控制阀以及所述压缩机之间的连接管道上。

14、在一些实施例中，所述电解液循环系统包括电解液循环管路，所述电解液循环管路的首端以及末端均连接于所述电解槽，所述电解液循环管路沿其首端流向末端的方向依次设有第一热电偶、碱液罐、碱液泵、碱液冷却器、第二热电偶、碱液流量开关；

15、所述碱液罐中设有低位补水控制器以及高位停机控制器。

16、在一些实施例中，所述氧气处理系统包括氧气冷却器以及与所述氧气冷却器连接的氧气分离器，所述碱液罐的输出端与所述氧气冷却器的输入端连接；

17、所述氢气分离器上连接有第一碱液回流管路、所述氧气冷却器上连接有第二碱液回流管路，所述第一碱液回流管路以及所述第二碱液回流管路合并后共同连接于所述碱液罐；

18、所述氧气分离器上还连接有氧气储存管路以及氧气排出管路，所述氧气储存管路的末端连接有氧气储存系统，所述氧气排出管路的末端与大气相通。

19、在一些实施例中，所述冷却水供给系统包括冷却水供应入口以及与所述冷却水供应入口连接的冷却水供应总管路，所述冷却水供应总管路上设有冷却水供应控制总阀，所述冷却水供应总管路在所述冷却水供应控制总阀之后分为第一冷却水循环管路以及第二冷却水循环管路；

20、所述第一冷却水循环管路沿液体流通方向依次经过第一冷却水调节阀、所述氢气冷却器、所述氧气冷却器、第二冷却水调节阀以及第一冷却水排放控制阀，所述第一冷却水循环管路的末端连接有第一冷却水排放口；

21、所述第二冷却水循环管路沿液体流通方向依次经过第三冷却水调节阀、所述碱液冷却器、第二冷却水排放控制阀，所述第二冷却水循环管路的末端连接有第二冷却水排放口。

22、在一些实施例中，所述除盐水供给系统包括缓冲水箱以及与所述缓冲水箱连接的除盐水供给管路，所述除盐水供给管路沿其液体流通方向依次设有第一除盐水控制阀、除盐水过滤器、电导率检测器、补水泵、第二除盐水控制阀、第三除盐水控制阀，所述除盐水供给管路的末端连接于所述碱液罐；

23、所述缓冲水箱上设有高液位报警器、第一低液位报警器、第二低液位报警器。

24、在一些实施例中，所述氮气置换系统包括氮气供应入口以及与所述氮气供应入口连接的氮气供应总管路，所述氮气供应总管路上设有氮气总调节阀，所述氮气供应总管路在所述氮气总调节阀之后分为第一输氮管路以及第二输氮管路；

25、所述第一输氮管路上设有第一输氮控制阀，所述第一输氮管路的末端连接于所述碱液罐；

26、所述第二输氮管路沿气流流通方向上依次设有压力表、第二输氮控制阀，所述第二输氮管路的末端连接于所述氢气输入管路。

27、在一些实施例中，所述核电厂氢气生产装置还包括气体分析系统，所述气体分析系统包括氧中氢监测仪、温度测量仪以及氢气泄漏检测仪。

28、实施本发明具有以下有益效果：该核电厂氢气生产装置集成了电解槽、氢气处理系统、氧气处理系统、电解液循环系统、氢气纯化系统、除盐水供给系统、冷却水供给系统、氮气置换系统以及氢气储存系统，构成了集成化的独立运行设备，生产的氢气为经过干燥和纯化以后的不需处理的最终产品，且该核电厂氢气生产装置工艺流程简单，结构紧凑，自动化程度高，节省人力，降低氢爆风险。

技术特征：

1.一种核电厂氢气生产装置，其特征在于，包括电解槽(1)、氢气处理系统(2)、氧气处理系统(3)、电解液循环系统(4)、氢气纯化系统(5)、除盐水供给系统(6)、冷却水供给系统(7)、氮气置换系统(8)以及氢气储存系统(9)；

2.根据权利要求1所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述氢气处理系统(2)包括氢气输入管路(21)，所述氢气输入管路(21)的两端分别连接于所述电解槽(1)的氢气气道环以及所述氢气纯化系统(5)，所述氢气输入管路(21)沿气流流通方向依次设有氢气冷却器(22)、氢气分离器(23)以及第一输氢调节阀(24)。

3.根据权利要求2所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述氢气纯化系统(5)包括四通阀(51)、第一吸附干燥器(52)、第二吸附干燥器(53)、放空管路(54)以及氢气输出管路(55)；

4.根据权利要求3所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述第一吸附干燥器(52)与所述第二吸附干燥器(53)并联设置，二者并联设置后共同连接于所述氢气输出管路(55)；所述第一吸附干燥器(52)与所述氢气输出管路(55)之间设有第一止回阀(56)，所述第二吸附干燥器(53)与所述氢气输出管路(55)之间设有第二止回阀(57)；

5.根据权利要求4所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述电解液循环系统(4)包括电解液循环管路(41)，所述电解液循环管路(41)的首端以及末端均连接于所述电解槽(1)，所述电解液循环管路(41)沿其首端流向末端的方向依次设有第一热电偶(42)、碱液罐(43)、碱液泵(44)、碱液冷却器(45)、第二热电偶(46)、碱液流量开关(47)；

6.根据权利要求5所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述氧气处理系统(3)包括氧气冷却器(31)以及与所述氧气冷却器(31)连接的氧气分离器(32)，所述碱液罐(43)的输出端与所述氧气冷却器(31)的输入端连接；

7.根据权利要求6所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述冷却水供给系统(7)包括冷却水供应入口(71)以及与所述冷却水供应入口(71)连接的冷却水供应总管路(72)，所述冷却水供应总管路(72)上设有冷却水供应控制总阀(73)，所述冷却水供应总管路(72)在所述冷却水供应控制总阀(73)之后分为第一冷却水循环管路(74)以及第二冷却水循环管路(75)；

8.根据权利要求5所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述除盐水供给系统(6)包括缓冲水箱(61)以及与所述缓冲水箱(61)连接的除盐水供给管路(62)，所述除盐水供给管路(62)沿其液体流通方向依次设有第一除盐水控制阀(63)、除盐水过滤器(64)、电导率检测器(65)、补水泵(66)、第二除盐水控制阀(67)、第三除盐水控制阀(68)，所述除盐水供给管路(62)的末端连接于所述碱液罐(43)；

9.根据权利要求5所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述氮气置换系统(8)包括氮气供应入口(81)以及与所述氮气供应入口(81)连接的氮气供应总管路(82)，所述氮气供应总管路(82)上设有氮气总调节阀(83)，所述氮气供应总管路(82)在所述氮气总调节阀(83)之后分为第一输氮管路(84)以及第二输氮管路(85)；

10.根据权利要求1所述的核电厂氢气生产装置，其特征在于，所述核电厂氢气生产装置还包括气体分析系统，所述气体分析系统包括氧中氢监测仪、温度测量仪以及氢气泄漏检测仪。

技术总结本发明公开一种核电厂氢气生产装置，其包括电解槽、氢气处理系统、氧气处理系统、电解液循环系统、氢气纯化系统、除盐水供给系统、冷却水供给系统、氮气置换系统以及氢气储存系统，该电解槽生产的氢气依次经氢气处理系统、氢气纯化系统后进入氢气储存系统，电解槽生产的氧气依次经电解液循环系统、氧气处理系统后排出。该核电厂氢气生产装置构成了集成化的独立运行设备，生产的氢气为经过干燥和纯化以后的不需处理的最终产品，且该核电厂氢气生产装置工艺流程简单，结构紧凑，自动化程度高，节省人力，降低氢爆风险。技术研发人员：王远国,张库国,黄博,帅海山受保护的技术使用者：岭东核电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/8