氢气纯化系统的制作方法

本技术涉及氢气纯化，具体涉及一种氢气纯化系统。

背景技术：

1、氢气纯化系统用于连接电解水制氢设备以对电解水制氢设备制备的氢气进行脱水纯化。相关技术中，氢气纯化系统包括氢气预干燥塔、氢气第一干燥塔和氢气第二干燥塔，氢气第一干燥塔与氢气第二干燥塔能交替进行干燥纯化工作，氢气预干燥塔则能对停止干燥纯化的一个干燥塔内的分子筛进行再生，从而使氢气纯化连续进行。但是相关技术中的氢气纯化系统需要电解水制氢设备制备的氢气以恒定且不间断的流量进入，当电解水制氢设备采用可再生能源时，例如采用光伏能源进行电解水制氢时，电解水制氢设备制备的氢气存在流量波动，甚至具有间歇性，此时相关技术中的氢气纯化系统无法适用。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种氢气纯化系统，该氢气纯化系统的氢气需求量可调，从而能够适应氢气产量具有波动性或间歇性的电解水制氢设备。

2、本实用新型实施例的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，所述再生状态切换管路包括串联的第一阀门和加热器，以及与所述第一阀门和所述加热器两者并联的第二阀门；

3、所述第一干燥装置、第二干燥装置和第三干燥装置中的每一个均包括：

4、干燥塔；

5、干燥进气阀，所述干燥进气阀连接所述干燥塔和所述进气组件，以用于控制所述进气组件与所述干燥塔的通断；

6、干燥排气阀，所述干燥排气阀与所述干燥塔相连以用于将经所述干燥塔干燥后的氢气排出；

7、辅助进气阀，所述辅助进气阀连接所述干燥塔和所述进气组件，以用于控制所述进气组件与所述干燥塔的通断；

8、辅助排气阀，所述辅助排气阀连接所述干燥塔和所述再生状态切换管路的进气端，以用于控制所述干燥塔与所述再生状态切换管路的通断；

9、再生进气阀，所述再生进气阀连接所述干燥塔和所述再生状态切换管路的出气端，以用于控制所述再生状态切换管路与所述干燥塔的通断；

10、再生排气阀，所述再生排气阀连接所述干燥塔和所述进气组件，以用于控制所述干燥塔和所述进气组件的通断，且所述再生排气阀位于所述干燥进气阀的上游。

11、本实用新型实施例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，并能够通过再生状态切换管路调整再生状态的具体阶段，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，使本实用新型实施例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。

12、在一些实施例中，所述第一干燥装置、所述第二干燥装置和所述第三干燥装置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进入所述干燥塔并由所述干燥排气阀排出，在所述辅助状态，氢气由所述辅助进气阀进入所述干燥塔并由所述辅助排气阀排出，在所述再生状态，氢气由所述再生进气阀进入所述干燥塔并由所述再生排气阀排出，

13、其中，所述第一干燥装置、所述第二干燥装置和所述第三干燥装置中的一者处于所述干燥状态，

14、所述第一干燥装置、所述第二干燥装置和所述第三干燥装置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

15、所述第一干燥装置、所述第二干燥装置和所述第三干燥装置中的另一者和剩余一者均处于待机状态。

16、在一些实施例中，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，所述第一阀门开启且所述第二阀门关闭，在所述吹冷再生阶段，所述第一阀门关闭且所述第二阀门开启。

17、在一些实施例中，所述氢气纯化系统还包括循环管路，所述循环管路的进气端与所述再生排气阀连通，所述循环管路的出气端与所述进气组件连通，所述循环管路上设有依次排布的第一冷却器和第一气水分离器，所述第一气水分离器用于将所述循环管路内的气体与液体分离。

18、在一些实施例中，所述氢气纯化系统还包括第一换热器，所述第一换热器与所述循环管路连通，且所述第一冷却器位于所述第一换热器的下游，所述第一换热器与所述再生状态切换管路连通且位于所述第一阀门的下游，所述第一换热器用于所述循环管路内的介质和所述再生状态切换管路内的介质进行热交换。

19、在一些实施例中，所述进气组件包括干燥进气管和辅助进气管，所述干燥进气管与所述干燥进气阀连通以通过所述干燥进气阀向所述干燥塔提供氢气，所述辅助进气管与所述辅助进气阀连通以通过所述辅助进气阀向所述干燥塔提供氢气，所述再生排气阀与所述干燥进气管连通以用于将所述干燥塔排出的氢气供入所述干燥进气管内。

20、在一些实施例中，所述干燥进气管的入口端设有调节阀，所述辅助进气管的入口端设有流量计。

21、在一些实施例中，所述氢气纯化系统还包括出气组件和氢气补偿管，所述出气组件包括：

22、出气管，所述出气管的入口端与所述干燥排气阀连通，以用于接收所述干燥塔干燥后排出的氢气；

23、压缩机，所述压缩机连通所述出气管，以用于将所述出气管排出的氢气压缩；和

24、储存装置，所述储存装置与所述压缩机连通，以用于接收并储存经所述压缩机压缩后的氢气；

25、所述氢气补偿管连通所述储存装置和所述辅助进气管，以用于储存装置内的氢气补充至所述辅助进气管。

26、在一些实施例中，所述出气管设有仪表出气口、纯气出口、废气出口以及分别对应所述纯气出口和所述废气出口的开关阀，所述压缩机与所述纯气出口连通，所述仪表出气口适于连接检测仪表以检测出气管排出的氢气为纯气或者废气，其中出气管排出的氢气为纯气时，出气管排出的氢气由纯气出口排出至所述压缩机，其中出气管排出的氢气为废气时，出气管排出的氢气由废气出口释放。

27、在一些实施例中，所述进气组件还包括依次连通的第二气水分离器、第二冷却器和第三气水分离器，所述第二气水分离器的入口端适于与电解水制氢设备连通，所述第三气水分离器的出口端连通所述干燥进气管和所述辅助进气管。

28、在一些实施例中，所述进气组件还包括第二换热器和脱氧器，所述脱氧器的入口端与所述第三气水分离器通过所述第二换热器连通，以使所述第三气水分离器排出的介质供入所述脱氧器，所述干燥进气管和所述辅助进气管两者与所述脱氧器的出口端通过所述第二换热器连通，以使所述脱氧器排出的介质供入所述干燥进气管和所述辅助进气管，所述第二换热器用于供入所述脱氧器的介质和所述脱氧器排出的介质进行热交换。

29、在一些实施例中，所述进气组件还包括依次连通的第三冷却器和第四气水分离器，所述第二换热器连通所述第三冷却器，所述第四气水分离器连通所述干燥进气管和所述辅助进气管。

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)；

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，

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：

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)。

技术总结
本技术实施例提供了一种氢气纯化系统，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，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。本技术实施例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，使本技术实施例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。

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：20230109
技术公布日：2024/1/11