技术特征：
1.一种氢气纯化系统，其特征在于，包括进气组件（1）、再生状态切换管路（2）、第一干燥装置（3）、第二干燥装置（4）和第三干燥装置（5），所述进气组件（1）具有第一支路和第二支路，所述再生状态切换管路（2）包括串联的第一阀门（21）和加热器（22），以及与所述第一阀门（21）和所述加热器（22）两者并联的第二阀门（23）；所述第一干燥装置（3）、第二干燥装置（4）和第三干燥装置（5）中的每一个均包括：干燥塔（31）；干燥进气阀（32），所述干燥进气阀（32）连接所述干燥塔（31）和所述第一支路，以用于控制所述第一支路与所述干燥塔（31）的通断；干燥排气阀（33），所述干燥排气阀（33）与所述干燥塔（31）相连以用于将经所述干燥塔（31）干燥后的氢气排出；辅助进气阀（34），所述辅助进气阀（34）连接所述干燥塔（31）和所述第二支路，以用于控制所述第二支路与所述干燥塔（31）的通断；辅助排气阀（35），所述辅助排气阀（35）连接所述干燥塔（31）和所述再生状态切换管路（2）的进气端，以用于控制所述干燥塔（31）与所述再生状态切换管路（2）的通断；再生进气阀（36），所述再生进气阀（36）连接所述干燥塔（31）和所述再生状态切换管路（2）的出气端，以用于控制所述再生状态切换管路（2）与所述干燥塔（31）的通断；再生排气阀（37），所述再生排气阀（37）连接所述干燥塔（31）和所述进气组件（1），以用于控制所述干燥塔（31）和所述进气组件（1）的通断，且所述再生排气阀（37）位于所述干燥进气阀（32）的上游。2.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述第一干燥装置（3）、所述第二干燥装置（4）和所述第三干燥装置（5）中的每一者具有干燥状态、辅助状态和再生状态，在所述干燥状态，氢气由所述干燥进气阀（32）进入所述干燥塔（31）并由所述干燥排气阀（33）排出，在所述辅助状态，氢气由所述辅助进气阀（34）进入所述干燥塔（31）并由所述辅助排气阀（35）排出，在所述再生状态，氢气由所述再生进气阀（36）进入所述干燥塔（31）并由所述再生排气阀（37）排出，其中，所述第一干燥装置（3）、所述第二干燥装置（4）和所述第三干燥装置（5）中的一者处于所述干燥状态，所述第一干燥装置（3）、所述第二干燥装置（4）和所述第三干燥装置（5）中的另一者处于所述辅助状态，剩余一者处于所述再生状态；或者所述第一干燥装置（3）、所述第二干燥装置（4）和所述第三干燥装置（5）中的另一者和剩余一者均处于待机状态。3.根据权利要求2所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述再生状态包括加热再生阶段和吹冷再生阶段，在所述加热再生阶段，所述第一阀门（21）开启且所述第二阀门（23）关闭，在所述吹冷再生阶段，所述第一阀门（21）关闭且所述第二阀门（23）开启。4.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，还包括循环管路（6），所述循环管路（6）的进气端与所述再生排气阀（37）连通，所述循环管路（6）的出气端与所述进气组件（1）连通，所述循环管路（6）上设有依次排布的第一冷却器（61）和第一气水分离器（62），所述第一气水分离器（62）用于将所述循环管路（6）内的气体与液体分离。5.根据权利要求4所述的氢气纯化系统，其特征在于，还包括第一换热器（7），所述第一
换热器（7）与所述循环管路（6）连通，且所述第一冷却器（61）位于所述第一换热器（7）的下游，所述第一换热器（7）与所述再生状态切换管路（2）连通且位于所述第一阀门（21）的下游，所述第一换热器（7）用于所述循环管路（6）内的介质和所述再生状态切换管路（2）内的介质进行热交换。6.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述进气组件（1）包括干燥进气管（11）和辅助进气管（12），所述干燥进气管（11）与所述第一支路和所述干燥进气阀（32）连通以通过所述干燥进气阀（32）向所述干燥塔（31）提供氢气，所述辅助进气管（12）与所述第二支路和所述辅助进气阀（34）连通以通过所述辅助进气阀（34）向所述干燥塔（31）提供氢气，所述再生排气阀（37）与所述干燥进气管（11）连通以用于将所述干燥塔（31）排出的氢气供入所述干燥进气管（11）内。7.根据权利要求6所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述干燥进气管（11）的入口端设有调节阀，所述辅助进气管（12）的入口端设有流量计。8.根据权利要求6所述的氢气纯化系统，其特征在于，还包括出气组件（8）和氢气补偿管（9），所述出气组件（8）包括：出气管（81），所述出气管（81）的入口端与所述干燥排气阀（33）连通，以用于接收所述干燥塔（31）干燥后排出的氢气；压缩机（82），所述压缩机（82）连通所述出气管（81），以用于将所述出气管（81）排出的氢气压缩；和储存装置（83），所述储存装置（83）与所述压缩机（82）连通，以用于接收并储存经所述压缩机（82）压缩后的氢气；所述氢气补偿管（9）连通所述储存装置（83）和所述辅助进气管（12），以用于储存装置（83）内的氢气补充至所述辅助进气管（12）。9.根据权利要求8所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述出气管（81）设有仪表出气口（811）、纯气出口、废气出口（812）以及分别对应所述纯气出口和所述废气出口的开关阀，所述压缩机（82）与所述纯气出口连通，所述仪表出气口（811）适于连接检测仪表以检测出气管（81）排出的氢气为纯气或者废气，其中出气管（81）排出的氢气为纯气时，出气管（81）排出的氢气由纯气出口排出至所述压缩机（82），其中出气管（81）排出的氢气为废气时，出气管（81）排出的氢气由废气出口（812）释放。10.根据权利要求6所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述进气组件（1）还包括依次连通的第二气水分离器（13）、第二冷却器（14）和第三气水分离器（15），所述第二气水分离器（13）的入口端适于与电解水制氢设备（100）连通，所述第三气水分离器（15）的出口端连通所述干燥进气管（11）和所述辅助进气管（12）。11.根据权利要求10所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述进气组件（1）还包括第二换热器（16）和脱氧器（17），所述脱氧器（17）的入口端与所述第三气水分离器（15）通过所述第二换热器（16）连通，以使所述第三气水分离器（15）排出的介质供入所述脱氧器（17），所述干燥进气管（11）和所述辅助进气管（12）两者与所述脱氧器（17）的出口端通过所述第二换热器（16）连通，以使所述脱氧器（17）排出的介质供入所述干燥进气管（11）和所述辅助进气管（12），所述第二换热器（16）用于供入所述脱氧器（17）的介质和所述脱氧器（17）排出的介质进行热交换。
12.根据权利要求11所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述进气组件（1）还包括依次连通的第三冷却器（18）和第四气水分离器（19），所述第二换热器（16）连通所述第三冷却器（18），所述第四气水分离器（19）连通所述干燥进气管（11）和所述辅助进气管（12）。13.一种氢气纯化系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-12中任一项所述的氢气纯化系统，所述控制方法包括：控制所述第一干燥装置（3）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态、所述第二干燥装置（4）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）开启以处于再生状态以及所述第三干燥装置（5）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）开启以处于辅助状态，并持续t1时间；控制所述第一干燥装置（3）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态、所述第二干燥装置（4）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）转变为关闭以处于待机状态以及所述第三干燥装置（5）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）转变为关闭以处于待机状态，并持续t2时间；控制所述第一干燥装置（3）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）开启以处于辅助状态、所述第二干燥装置（4）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态以及所述第三干燥装置（5）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）开启以处于再生状态，并持续t1时间；控制所述第一干燥装置（3）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）转为关闭以处于待机状态、所述第二干燥装置（4）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态以及所述第三干燥装置（5）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）转为关闭以处于待机状态，并持续t2时间；控制所述第一干燥装置（3）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）开启以处于再生状态、所述第二干燥装置（4）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）开启以处于辅助状态以及所述第三干燥装置（5）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态，并持续t1时间；控制所述第一干燥装置（3）的所述再生进气阀（36）和所述再生排气阀（37）转为关闭以处于待机状态、所述第二干燥装置（4）的所述辅助进气阀（34）和所述辅助排气阀（35）转为关闭以处于待机状态以及所述第三干燥装置（5）的所述干燥进气阀（32）和所述干燥排气阀（33）开启以处于干燥状态，并持续t2时间；其中，t1和t2分别为大于0的常数，且t1大于t2。14.根据权利要求13所述的氢气纯化系统的控制方法，其特征在于，利用根据权利要求3所述的氢气纯化系统，在所述t1时间内，在0~t1时间段内，控制所述第一阀门（21）开启且所述第二阀门（23）关闭，以使处于所述再生状态的干燥装置处于所述加热再生阶段，电解水制氢设备（100）的制氢量的50%及以下通入处于所述再生状态的干燥装置；在t1~t2时间段内，控制所述第一阀门（21）开启且所述第二阀门（23）关闭，以使处于所述再生状态的干燥装置处于所述加热再生阶段，电解水制氢设备（100）的制氢量的50%以上通入处于所述再生状态的干燥装置；在t2~t3时间段内，控制所述第一阀门（21）关闭且所述第二阀门（23）开启，以使处于所
述再生状态的干燥装置处于所述吹冷再生阶段，电解水制氢设备（100）的制氢量的50%以上通入处于所述再生状态的干燥装置；在t3~t4时间段内，控制所述第一阀门（21）关闭且所述第二阀门（23）开启，以使处于所述再生状态的干燥装置处于所述吹冷再生阶段，电解水制氢设备（100）的制氢量的50%及以下通入处于所述再生状态的干燥装置；其中，t1、t2、t3和t4分别为大于0的常数。15.根据权利要求14所述的氢气纯化系统的控制方法，其特征在于，t1=t4-t3,t2-t1=t3-t2,t1＜t2-t1，t2≥t4/2。16.根据权利要求13所述的氢气纯化系统的控制方法，其特征在于，利用根据权利要求8所述的氢气纯化系统，所述氢气纯化系统在所述第一干燥装置（3）处于所述干燥状态的所述t1时间+所述t2时间内存在中断或多次重启中断时，或者所述氢气纯化系统在所述第二干燥装置（4）处于所述干燥状态的所述t1时间+所述t2时间内存在中断或多次重启中断时，或者所述氢气纯化系统在所述第三干燥装置（5）处于所述干燥状态的所述t1时间+所述t2时间内存在中断或多次重启中断时，最后一次中断前处于所述干燥状态的干燥装置在最后一次切换至干燥状态后的累计运行时长值记为t0，最后一次中断前氢气纯化系统的干燥装置不间断运行时长值记为t0，t0和t0分别为大于0的常数；在t0小于t1/2，且t0小于t1/2时，所述氢气纯化系统直接进入停机状态或者进行重启，其中最后一次中断前处于所述干燥状态的干燥装置在所述氢气纯化系统重启后，重新进入所述干燥状态并持续t1+t2-t0时间，或者，重新进入所述干燥状态并在持续t1时间后进入停机状态；最后一次中断前处于所述辅助状态的干燥装置在所述氢气纯化系统重启后，重新进入所述辅助状态并在持续t1时间后进入停机状态或待机t2-t0时间；最后一次中断前处于所述再生状态的干燥装置在所述氢气纯化系统重启后，重新进入所述再生状态并在持续t1时间后进入停机状态或待机t2-t0时间；在t0大于等于t1/2，且t0小于t3时，所述储存装置（83）在所述氢气纯化系统重启后向所述辅助进气管（12）提供氢气，以使最后一次中断前处于所述再生状态的干燥装置继续进行最后一次中断前的再生状态并持续t5时间，并在t5+t0=t3时，最后一次中断前处于所述再生状态的干燥装置进入所述干燥状态，然后进入停机状态，其中，t5为大于0的常数；在t0大于等于t1/2，且t0大于等于t3时，所述氢气纯化系统直接进入停机状态或者进行重启，其中最后一次中断前处于所述再生状态的干燥装置在所述氢气纯化系统重启后进入所述干燥状态。
技术总结
本发明涉及氢气纯化技术领域，具体提供了一种氢气纯化系统及控制方法，所述氢气纯化系统包括进气组件、再生状态切换管路、第一干燥装置、第二干燥装置和第三干燥装置，进气组件具有第一支路和第二支路，再生状态切换管路包括串联的第一阀门和加热器，以及与第一阀门和加热器两者并联的第二阀门。本发明的氢气纯化系统能够通过对应阀门的启闭使第一干燥装置、第二干燥装置和第三干燥装置在同一时间内分别处于干燥状态、辅助状态和再生状态，且在处于干燥状态的干燥装置运行时，处于辅助状态和再生状态的干燥装置可进行待机，使本发明的氢气纯化系统能够适用于氢气产量具有波动性或间歇性的电解水制氢设备。间歇性的电解水制氢设备。间歇性的电解水制氢设备。
技术研发人员：毕俊 王禹陶 赵志丹 马莉
受保护的技术使用者：长春绿动氢能科技有限公司
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/2/23