组合式碱液循环装置、碱性电解水制氢系统及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种组合式碱液循环装置、碱性电解水制氢系统及控制方法，组合式碱液循环装置用于碱性电解水制氢的碱液补给，包括碱液滤清器、补碱模块、组合式碱液循环模块和碱液循环控制器，碱液滤清器输入端分别连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端以及补碱模块，碱液滤清器输出端通过组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽形成闭环循环系统，补碱模块和组合式碱液循环模块均连接至碱液循环控制器，组合式碱液循环模块包括多个具有不同碱液流量范围的碱液循环支路，碱液循环支路并联设置，工作时，至少1个碱液循环支路工作。与现有技术相比，本发明专利技术提高了碱性电解水宽功率波动下的适应性，提升了碱液循环系统的经济型。

【技术实现步骤摘要】
组合式碱液循环装置、碱性电解水制氢系统及控制方法
本专利技术涉及碱性电解水制氢
，尤其是涉及一种组合式碱液循环装置、碱性电解水制氢系统及控制方法。
技术介绍
氢气的来源是目前氢能发展的重要议题，氢气目前仍作为工业用原料气体，在化工业有着丰富的应用，从来源来说，主要有三种成熟的技术路线；一是化石能源重整制氢；二是工业副产氢气；三是电解水制氢。电解水制氢中，目前最为成熟的技术路线是碱性电解水技术。现有的相关研究中没有考虑到在不同功率工作下碱性电解水制氢的碱液补给问题，缺乏从系统碱液循环入手的碱性电解水制氢设备的宽功率适应性适配，缺少碱性电解水制氢装置的组合式碱液循环系统及控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种组合式碱液循环装置、碱性电解水制氢系统及控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种组合式碱液循环装置，用于碱性电解水制氢的碱液补给，包括碱液滤清器、补碱模块、组合式碱液循环模块和碱液循环控制器，所述的碱液滤清器输入端分别连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端以及补碱模块，所述的碱液滤清器输出端通过组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽形成闭环循环系统，所述的补碱模块和组合式碱液循环模块均连接至碱液循环控制器，所述的组合式碱液循环模块包括多个具有不同碱液流量范围的碱液循环支路，所述的碱液循环支路并联设置，工作过程中，至少1个碱液循环支路工作。所述的补碱模块包括碱液箱和补碱泵，所述的碱液箱通过补碱泵连接至碱液滤清器，所述的补碱泵连接至碱液循环控制器。所述的碱液循环支路包括碱液循环泵，所述的碱液循环泵输入端连接碱液滤清器，所述的碱液循环泵输出端通过碱液流量计连接至碱性电解水制氢装置的电解槽，所述的碱液循环泵和碱液流量计均连接至碱液循环控制器。并联设置的碱液循环支路中的碱液循环泵的碱液流量范围配置成按照梯度化形式变化。碱液循环泵的碱液流量范围具体配置为：QA1_max＞QA2_max＞…＞QAn_max，QA1_min＞QA2_min＞…＞QAn_min，其中，QA1_max为第1个碱液循环支路中碱液循环泵的最大碱液流量，QA2_max为第2个碱液循环支路中碱液循环泵的最大碱液流量，QAn_max为第n个碱液循环支路中碱液循环泵的最大碱液流量，QA1_min为第1个碱液循环支路中碱液循环泵的最小碱液流量，QA2_min为第2个碱液循环支路中碱液循环泵的最小碱液流量，QAn_min为第n个碱液循环支路中碱液循环泵的最小碱液流量，n为碱液循环支路总个数。所述的碱液循环控制器配置成能根据补碱流量需求启动补碱模块工作以及根据碱液循环流量需求控制相应碱液循环支路工作的微处理器芯片。一种碱性电解水制氢系统，包括碱性电解水制氢装置，所述的碱性电解水制氢装置包括电解槽和气液分离器，该系统还包括上述组合式碱液循环装置，所述的组合式碱液循环装置中的碱液滤清器输入端连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端，组合式碱液循环装置中的组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽形成闭环循环系统。所述的碱性电解水制氢装置还包括碱液循环换热器、冷却水箱和冷却水泵，所述的组合式碱液循环装置中的组合式碱液循环模块输出端通过碱液循环换热器连接至碱性电解水制氢装置的电解槽，所述的冷却水箱通过冷却水泵连接至碱液循环换热器形成循环换热回路。一种碱性电解水制氢系统的控制方法，该方法用于对上述组合式碱液循环装置进行控制，该方法包括如下步骤：(1)获取碱性电解水制氢装置的补碱流量需求和碱液循环流量需求；(2)当有补碱需求时，启用补碱模块，根据计算得补碱流量需求补充碱液；(3)根据碱液循环流量需求，首先判断组合式碱液循环模块是否已经有碱液循环流量数据，若有则执行步骤(4)，否则启用碱液流量范围最高的碱液循环支路；(4)判断碱液循环流量需求是否在当前启动的碱液循环支路的碱液流量范围中，若是则保持当前碱液循环支路运行，否则执行步骤(5)；(5)根据碱液循环流量需求选择相应的碱液循环支路运作。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术采用包含不同碱液流量范围的碱液循环泵组合式系统，可同时开启一个或者多个碱液循环泵，可以用较小流量的流量泵组合满足碱液循环需求，因此提高了碱性电解水宽功率波动下的适应性，提升了碱液循环系统的经济型，同时由于采用组合式碱液循环泵，对最大流量泵的流量需求降低，降低成本；(2)采用了不同精确调控流量区间的碱液循环泵组合架构，能够在较宽的碱液流量区间内精确调控碱液流量，因此有助于碱性电解水制氢设备的精确热管理，可以避免在较低碱性电解水工作功率时过量碱液流量导致的热量损失，能够延长碱性电解水制氢设备的待机时间，提升碱性电解水制氢设备的全周期经济型。(3)采用了基于当前流量与系统流量需求的碱液循环泵控制策略，因此能够保证更宽的精确流量调控区间，减少了流量区间不匹配带来的功率损耗，增强了碱性电解水制氢设备工作稳定性。附图说明图1为本专利技术碱性电解水制氢系统的结构示意图；图2为本专利技术组合式碱液循环装置的结构框图；图3为本专利技术组合式碱液循环装置的控制框图；图4为本专利技术实施例中碱性电解水制氢设备功率示意图；图5为本专利技术实施例中碱性电解水制氢设备碱液流量需求示意图；图6为本专利技术实施例中碱性电解水制氢系统中组合式碱液循环装置调节过程示意图。图中，1为电解槽，2为整流变压器，3为碱液循环换热器，4为冷却水箱，5为冷却水泵，6为氢气侧隔膜调节阀，7为氢气侧气液分离器，8为氢气纯化设备，9为氧气侧隔膜调节阀，10为氧气收集或后处理装置，11为氧气侧气液分离器，12为补碱泵，13为碱液滤清器，14为碱液循环泵，15为组合式碱液循环装置，16为碱液箱，17为碱液循环控制器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本专利技术并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本专利技术并不限定于以下的实施方式。实施例如图1、图2所示，一种组合式碱液循环装置，用于碱性电解水制氢的碱液补给，包括碱液滤清器13、补碱模块、组合式碱液循环模块和碱液循环控制器17，碱液滤清器13输入端分别连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端以及补碱模块，碱液滤清器13输出端通过组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽1形成闭环循环系统，补碱模块和组合式碱液循环模块均连接至碱液循环控制器17，组合式碱液循环模块包括多个具有不同碱液流量范围的碱液循环支路，碱液循环支路并联设置，工作过程中，至少1个碱液循环支路工作。补碱模块包括碱液箱16和补碱泵12，碱液箱16通过补碱泵12连接至碱液滤清器13，补碱泵12连接至碱液循环控制器17。碱液循环支路包括碱液循环泵14，碱液循环泵14输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式碱液循环装置，其特征在于，用于碱性电解水制氢的碱液补给，包括碱液滤清器(13)、补碱模块、组合式碱液循环模块和碱液循环控制器(17)，所述的碱液滤清器(13)输入端分别连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端以及补碱模块，所述的碱液滤清器(13)输出端通过组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽(1)形成闭环循环系统，所述的补碱模块和组合式碱液循环模块均连接至碱液循环控制器(17)，所述的组合式碱液循环模块包括多个具有不同碱液流量范围的碱液循环支路，所述的碱液循环支路并联设置，工作过程中，至少1个碱液循环支路工作。/n

【技术特征摘要】
20200331 CN 20201024411271.一种组合式碱液循环装置，其特征在于，用于碱性电解水制氢的碱液补给，包括碱液滤清器(13)、补碱模块、组合式碱液循环模块和碱液循环控制器(17)，所述的碱液滤清器(13)输入端分别连接碱性电解水制氢装置的气液分离器液体输出端以及补碱模块，所述的碱液滤清器(13)输出端通过组合式碱液循环模块连接至碱性电解水制氢装置的电解槽(1)形成闭环循环系统，所述的补碱模块和组合式碱液循环模块均连接至碱液循环控制器(17)，所述的组合式碱液循环模块包括多个具有不同碱液流量范围的碱液循环支路，所述的碱液循环支路并联设置，工作过程中，至少1个碱液循环支路工作。


2.根据权利要求1所述的一种组合式碱液循环装置，其特征在于，所述的补碱模块包括碱液箱(16)和补碱泵(12)，所述的碱液箱(16)通过补碱泵(12)连接至碱液滤清器(13)，所述的补碱泵(12)连接至碱液循环控制器(17)。


3.根据权利要求1所述的一种组合式碱液循环装置，其特征在于，所述的碱液循环支路包括碱液循环泵(14)，所述的碱液循环泵(14)输入端连接碱液滤清器(13)，所述的碱液循环泵(14)输出端通过碱液流量计连接至碱性电解水制氢装置的电解槽(1)，所述的碱液循环泵(14)和碱液流量计均连接至碱液循环控制器(17)。


4.根据权利要求2所述的一种组合式碱液循环装置，其特征在于，并联设置的碱液循环支路中的碱液循环泵(14)的碱液流量范围配置成按照梯度化形式变化。


5.根据权利要求4所述的一种组合式碱液循环装置，其特征在于，碱液循环泵(14)的碱液流量范围具体配置为：
QA1_max＞QA2_max＞…＞QAn_max，
QA1_min＞QA2_min＞…＞QAn_min，
其中，QA1_max为第1个碱液循环支路中碱液循环泵(14)的最大碱液流量，QA2_max为第2个碱液循环支路中碱液循环泵(14)的最大碱液流量，QAn_max为第n个碱液循环支路中碱液循环泵(14)的最大碱液流量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张存满，吕洪，上官子轩，周伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31