后处理装置、制氢系统和制氢站场的制作方法

    技术2024-11-25  42


    本技术属于电解水制氢,尤其涉及一种后处理装置、制氢系统和制氢站场。


    背景技术:

    1、电解水制氢纯化工艺是将经气液分离后的粗氢进行深度脱氧和干燥,以实现氢气纯化的目的。脱氧后的高温氢气通过冷却器冷却并分离冷凝水后进干燥塔,氢气在干燥塔内采用吸附剂进行深度干燥,吸附剂吸附水饱和后,需要气体热吹,加热分子筛带走分子筛内吸附的饱和水,热的再生气出干燥塔后,采用冷却器进行冷却并分离冷凝水后,去干燥副塔深度脱水合格后去下游。相关技术中,保证装置连续运行的最低运行负荷,为满负荷气量的20%,无法满足电解水制氢行业前端电源不稳定及多套电解槽匹配单套纯化装置的最小负荷下限需求,同时,干燥塔数量多,控制阀多,控制回路复杂,装置投资高,装置运行能耗高,存在改进空间。


    技术实现思路

    1、本技术旨在至少解决相关技术中存在的装置连续运行的最低运行负荷。为此,本技术提出一种后处理装置、制氢系统和制氢站场,可以解决电解水制氢行业前端电源不稳定及多套电解槽匹配单套纯化装置的最小负荷下限需求问题。

    2、第一方面,本技术提供了一种后处理装置,应用于制氢系统,包括:

    3、纯化装置,所述纯化装置的进口与制氢装置的粗氢出口相连;

    4、再生气支路,所述再生气支路安装有鼓风机;

    5、多个干燥装置,所述多个干燥装置的第一口均与所述纯化装置的出口及所述再生气支路的出口可选择性地连通,所述多个干燥装置的第二口均与所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口可选择性地连通。

    6、通过所述多个干燥装置与所述纯化装置、所述再生气支路以及所述后处理装置的供气出口之间的灵活连接,可以实现所述多个干燥装置的连续操作和交替使用,保证氢气的连续供应和所述多个干燥装置的循环利用,而在所述再生气支路上安装鼓风机,可以循环使用再生气,确保再生过程的顺利进行,提高所述后处理装置的干燥效率和安全性。

    7、根据本技术的一个实施例,所述多个干燥装置的第二口均与所述纯化装置的进口可选择性地连通。

    8、所述多个干燥装置的第二口均与所述纯化装置的进口可选择性地连接,可以确保氢气能够持续得到干燥和纯化,实现连续操作,提高所述后处理装置的整体效率,增强系统可靠性和稳定性。

    9、根据本技术的一个实施例,各所述干燥装置的第一口通过对应的干燥进气控制阀、与所述纯化装置的出口相连;各所述干燥装置的第一口通过对应的再生进气控制阀、与所述再生气支路的出口相连;各所述干燥装置的第二口通过对应的干燥出气控制阀、与所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口相连;各所述干燥装置的第二口通过对应的再生出气控制阀、与所述后处理装置的供气出口及所述纯化装置的第一进口相连。

    10、通过所述干燥装置与所述纯化装置、所述再生气支路以及所述后处理装置的供气出口之间的灵活连接,可以实现所述干燥装置的连续操作和交替使用,保证氢气的连续供应和干燥装置的循环利用。

    11、根据本技术的一个实施例,所述后处理装置还包括:

    12、氢气混合器,所述制氢装置的粗氢出口及所述多个干燥装置的第二口均通过所述氢气混合器与所述纯化装置的进口相连。

    13、所述制氢装置的粗氢出口及所述多个干燥装置的第二口均通过所述氢气混合器与所述纯化装置的进口相连,可以使高温再生气直接与脱氧前粗氢进行混合,充分利用高温再生气热能,同时确保进入所述纯化装置的氢气质量稳定,有助于提高纯化效率和氢气纯度。

    14、根据本技术的一个实施例,所述纯化装置包括顺次相连的氢气加热器、脱氧器、冷却器和冷凝水分离器,所述多个干燥装置的第二口均与所述氢气加热器的进口可选择性地连通,且所述多个干燥装置的第二口均与所述冷凝水分离器的进口可选择性地连通。

    15、所述纯化装置通过氢气加热器、脱氧器、冷却器和冷凝水分离器的协同作用,能够有效地去除氢气中的杂质,提高其纯度和质量,为所述后处理装置的稳定运行提供有力保障,经过所述干燥装置处理后的再生气可以通过所述纯化装置循环利用,减少能耗。

    16、根据本技术的一个实施例,所述后处理装置还包括:

    17、粉尘过滤器,所述多个干燥装置的第二口通过所述粉尘过滤器连接至所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口。

    18、通过所述粉尘过滤器的过滤作用,可以提高氢气质量、保护系统设备、延长系统设备的使用寿命。

    19、根据本技术的一个实施例,所述再生气支路还安装有再生气加热器,所述再生气加热器被配置为基于所述干燥装置或的温度切换工作状态。

    20、基于所述干燥装置或温度来切换所述再生气加热器工作状态的配置,可以实现对再生气温度和所述干燥装置或温度的精确控制,这有助于提高干燥效率,减少能源消耗,并延长所述干燥装置或的使用寿命。

    21、根据本技术的一个实施例,所述多个干燥装置包括第一干燥装置和第二干燥装置,所述第一干燥装置和所述第二干燥装置被配置为,在其中一个干燥装置处于干燥工况的情况下,另一个干燥装置依次处于再生气热吹再生工况和再生气冷吹再生工况。

    22、所述多个干燥装置通过分子筛的吸附特性去除氢气中的水分,当分子筛饱和后通过再生处理恢复其吸附能力,以实现连续操作和交替使用。

    23、根据本技术的一个实施例,后处理装置应用于制氢系统,包括:

    24、纯化装置,所述纯化装置的进口与制氢装置的粗氢出口相连;

    25、再生气支路,所述再生气支路安装有鼓风机和再生气加热器;

    26、第一干燥装置,所述第一干燥装置的第一口通过第一干燥进气控制阀与所述纯化装置的出口相连,所述第一干燥装置的第一口通过第一再生进气控制阀与所述再生气支路的出口相连,所述第一干燥装置的第二口通过第一干燥出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口相连,所述第一干燥装置的第二口通过第一再生出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述纯化装置的第一进口相连;

    27、第二干燥装置,所述第二干燥装置的第一口通过第二干燥进气控制阀与所述纯化装置的出口相连,所述第二干燥装置的第一口通过第二再生进气控制阀与所述再生气支路的出口相连,所述第二干燥装置的第二口通过第二干燥出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口相连,所述第二干燥装置的第二口通过第二再生出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述纯化装置的第一进口相连。

    28、根据本技术的一个实施例,所述后处理装置具有第一至第四工作模式;

    29、在所述第一工作模式,所述再生气加热器、所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀及所述第二再生出气控制阀开启,所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀及所述第二干燥出气控制阀关闭;

    30、在所述第二工作模式,所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀及所述第二再生出气控制阀开启,所述再生气加热器、所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀及所述第二干燥出气控制阀关闭;

    31、在所述第三工作模式,所述再生气加热器、所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀及所述第二干燥出气控制阀开启,所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀及所述第二再生出气控制阀关闭;

    32、在所述第四工作模式,所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀及所述第二干燥出气控制阀开启,所述再生气加热器、所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀及所述第二再生出气控制阀关闭。

    33、根据本技术的一个实施例,所述纯化装置包括顺次相连的氢气加热器、脱氧器、冷却器和冷凝水分离器,所述氢气加热器的进口与所述制氢装置的粗氢出口相连;

    34、所述第一干燥装置和所述第二干燥装置的第二口均通过所述冷吹混合控制阀与所述冷凝水分离器的进口相连;

    35、所述第一干燥装置和所述第二干燥装置的第二口均通过所述热吹混合控制阀与所述氢气加热器的进口相连。

    36、通过所述纯化装置和所述多个干燥装置,能够有效地去除氢气中的杂质,提高其纯度和质量,为所述后处理装置的稳定运行提供有力保障,并且经过所述多个干燥装置处理后的再生气可以通过所述纯化装置循环利用,减少能耗。

    37、根据本技术的一个实施例,所述后处理装置具有第一至第四工作模式;

    38、在所述第一工作模式,所述再生气加热器、所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀、所述第二再生出气控制阀及所述热吹混合控制阀开启,所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀、所述第二干燥出气控制阀及所述冷吹混合控制阀关闭;

    39、在所述第二工作模式,所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀、所述第二再生出气控制阀及所述冷吹混合控制阀开启,所述再生气加热器、所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀、所述第二干燥出气控制阀及所述热吹混合控制阀关闭;

    40、在所述第三工作模式,所述再生气加热器、所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀、所述第二干燥出气控制阀及所述热吹混合控制阀开启,所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀、所述第二再生出气控制阀及所述冷吹混合控制阀关闭;

    41、在所述第四工作模式,所述第一再生进气控制阀、所述第一再生出气控制阀、所述第二干燥进气控制阀、所述第二干燥出气控制阀及所述热吹混合控制阀开启,所述再生气加热器、所述第一干燥进气控制阀、所述第一干燥出气控制阀、所述第二再生进气控制阀、所述第二再生出气控制阀及所述冷吹混合控制阀关闭。

    42、根据本技术的一个实施例,后处理装置还包括:

    43、第一温度检测装置,用于检测所述第一干燥装置的温度;

    44、第二温度检测装置,用于检测所述第二干燥装置的温度;

    45、控制器,所述控制器与各温度检测装置、各控制阀及所述再生气加热器电连接,被配置为基于温度检测装置-的信号控制各控制阀及所述再生气加热器。

    46、温度检测装置、持续监测所述干燥装置的温度,并将数据发送给所述控制器,所述控制器根据数据继续调整控制阀或所述再生气加热器的状态,以保持所述干燥装置的温度在稳定且合适的范围内,可以实现对所述干燥装置温度的精确控制,从而确保干燥过程的高效性和稳定性。

    47、第二方面,本技术提供了一种制氢系统,包括:

    48、制氢装置;

    49、如上述任一项所述的后处理装置。

    50、所述制氢装置包括电解槽和气液分离器,负责电解水制氢,所述后处理装置包括:所述纯化装置、所述多个干燥装置和所述再生气支路,所述纯化装置用于除水,所述再生气支路是用于所述干燥装置再生的循环系统。

    51、第三方面,本技术提供了一种制氢站场,包括:

    52、制氢系统;

    53、绿色发电系统,所述绿色发电系统用于给所述制氢系统供电。

    54、通过所述制氢系统各部分的有效配合,可以有效地去除氢气中的杂质,提高其纯度和质量,所述绿色发电系统可以为所述制氢系统提供清洁、可再生的电力,有助于推动氢能产业的绿色发展,有利于环境保护和可持续发展。

    55、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


    技术特征:

    1.一种后处理装置,应用于制氢系统,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的后处理装置,其特征在于,所述多个干燥装置的第二口均与所述纯化装置的进口可选择性地连通。

    3.根据权利要求2所述的后处理装置,其特征在于,各所述干燥装置的第一口通过对应的干燥进气控制阀与所述纯化装置的出口相连;各所述干燥装置的第一口通过对应的再生进气控制阀与所述再生气支路的出口相连;各所述干燥装置的第二口通过对应的干燥出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述再生气支路的进口相连;各所述干燥装置的第二口通过对应的再生出气控制阀与所述后处理装置的供气出口及所述纯化装置的第一进口相连。

    4.根据权利要求2所述的后处理装置,其特征在于,还包括:

    5.根据权利要求2所述的后处理装置,其特征在于,所述纯化装置包括顺次相连的氢气加热器、脱氧器、冷却器和冷凝水分离器,所述多个干燥装置的第二口均与所述氢气加热器的进口可选择性地连通,且所述多个干燥装置的第二口均与所述冷凝水分离器的进口可选择性地连通。

    6.根据权利要求1所述的后处理装置,其特征在于,还包括:

    7.根据权利要求1-6中任一项所述的后处理装置,其特征在于,所述再生气支路还安装有再生气加热器,所述再生气加热器被配置为基于所述干燥装置的温度切换工作状态。

    8.根据权利要求7所述的后处理装置,其特征在于,所述多个干燥装置包括第一干燥装置和第二干燥装置,所述第一干燥装置和所述第二干燥装置被配置为,在其中一个干燥装置处于干燥工况的情况下,另一个干燥装置依次处于再生气热吹再生工况和再生气冷吹再生工况。

    9.一种后处理装置,应用于制氢系统,其特征在于,包括:

    10.根据权利要求9所述的后处理装置,其特征在于,所述后处理装置具有第一至第四工作模式;

    11.根据权利要求9所述的后处理装置,其特征在于,所述纯化装置包括顺次相连的氢气加热器、脱氧器、冷却器和冷凝水分离器,所述氢气加热器的进口与所述制氢装置的所述粗氢出口相连;

    12.根据权利要求11所述的后处理装置,其特征在于,所述后处理装置具有第一至第四工作模式;

    13.根据权利要求11所述的后处理装置,其特征在于,还包括:

    14.一种制氢系统,其特征在于,包括:

    15.一种制氢站场,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明公开了一种后处理装置、制氢系统和制氢站场,属于电解水制氢技术领域。该后处理装置包括:纯化装置、再生气支路和多个干燥装置。纯化装置的进口与制氢装置的粗氢出口相连;再生气支路安装有鼓风机;多个干燥装置的第一口均与纯化装置的出口及再生气支路的出口可选择性地连通,多个干燥装置的第二口均与后处理装置的供气出口及再生气支路的进口可选择性地连通。通过增加用于再生气循环的鼓风机,高温再生气可以直接与脱氧前粗氢进行混合,充分利用高温再生气热能,减少能耗,同时可减少装置投入,并解决电解水制氢行业前端电源不稳定及多套电解槽匹配单套纯化装置的最小负荷下限需求问题。

    技术研发人员:张永高,贾国亮,张世成,程刚
    受保护的技术使用者:阳光氢能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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