【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及pem水电解制氢，具体而言，涉及一种高压气液分离器装置。
技术介绍
1、氢气的制取是氢能产业的源头，在制氢方法中，pem水电解制氢技术运行灵活、利于快速变载，与风电、光伏发电的波动性和随机性具有良好的匹配性，使其将成为大规模绿电制氢的主流技术，但目前pem水电解制氢装置的生产成本较高，制约其广泛应用。
2、pem水电解技术中，主体框架由电解槽以及围绕电解槽配置的水泵与气液分离器构成的水循环回路、气体调节与气体纯化设备组成。其中，气液分离器极为重要，它是保障系统连续、稳定运行的关键设备。在工业生产中，气、液混合物通常利用重力在气液分离器中进行分离，分离器内积累的液体必须通过排出以维护稳定的气、液界面，实现系统正常的连续运转。在常压条件下，现有技术通常采用浮子式液位开关来控制气、液界面。
3、但在pem水电解制氢中，气、液混合物的分离处于高压条件下，采用浮子式液位开关会因压差大而造成浮球动作失稳或失效，具有不可靠性，从而增加了高压系统的安全性风险；并且由于阀芯两侧的压差增加，开启阀门所需要的浮力也显著增加，因此导致浮子的体积、高压容器的体积都需要大幅度增加，存在使用代价大、实施困难的问题，因此传统的浮子式液位开关并不适用于pem水电解制氢中。
4、现有技术中，采用液位测量传感器和电动阀控制是气液分离器应用在高压状态下的主要方法，但该方法中电动阀价格高，对于pem水电解制氢装置而言会进一步增加生产成本，不利于广泛应用；并且电动阀的阀门孔径是基于压差与流量设计的，其调节余量及适应性有限，
5、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高压气液分离器装置，将电解槽产生的气液混合物分离的同时，还能保持气体压力稳定，防止气、液界面的剧变或破坏，同时更加经济、广谱。
2、为实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种高压气液分离器装置，应用于pem水电解制氢，包括有气液分离器，所述气液分离器上设置有液位传感器，所述气液分离器的底部管道连接有排液罐，所述底部管道上设置有进口电磁阀，所述排液罐的出口管道通过出口电磁阀连接有储液箱。
4、本专利技术是通过设计一个小容量的排液罐与气液分离器连接，由于气液分离器处于高压状态，液体进入储液箱前会先进入小容量的排液罐中，起到减压的作用，使液体的压力逐渐降低，这样可以减缓液体流速，从而确保将液体被安全地取出；此外，加装的排液罐还能起到缓冲和控制流量的作用，通过减缓压力的变化速度，可以避免取出液体后，气液分离器内压力因体积变化较快而形成大的波动，导致气、液界面的不稳定。
5、另一方面，由于设计了排液罐，使得液体在排出时稳定可控，因此通过设置液位传感器和电磁阀，即可实现在高压下测量液位、执行液体排放的功能。其中，由于液体排出时的稳定可控，因此本专利技术可使用电磁阀控制液体排出阀门的开闭，与电动阀相比，电磁阀的结构更加简单、成本更加低廉，且在应用方面更加广泛。
6、优选的，所述排液罐与所述气液分离器的容积比不小于(1：50)，或所述排液罐与所述气液分离器的产气量比值为(1：3000)-(1：1000)范围内。
7、排液罐的容积大小会影响到气液分离器中的压力波动值，排液罐的容积若是过小，需要频繁开闭阀门，导致阀门的工作负荷增加。排液罐的容积若是过大，那么接收的液体的量过多，气、液界面变化幅度增加，会导致气液分离器中压力波动变化变大，不利于压力的稳定。产气量与容积大小同理，也需要控制在合适的范围内。
8、优选的，所述排液罐的液面高度低于所述气液分离器，所述储液箱的液面高度低于所述排液罐。
9、液体最终排出储液箱中，需要排液罐的液面高度低于气液分离器，储液箱的液面高度可低于或高于排液罐，优选为液面高度低于排液罐，以满足气液分离器在常压条件下或低压条件下的排液需要。
10、优选的，所述底部管道的内部截面上设置有挡板，所述挡板上开设有若干个大小相等的圆形通孔，所述通孔在所述挡板上均匀分布。
11、对气液分离器到排液罐之间的管道进行设计，在挡板和通孔的作用下，能有效减缓液体流速，进一步提高了气液分离器中液体排出时的平稳性，实现对气液分离器中气、液界面的控制。
12、优选的，所述排液罐的顶部设置有压缩气电磁阀，所述压缩气电磁阀的另一端连接有压缩气源。
13、通过增加一个引入压缩气体的电磁阀，在使用时压缩气电磁阀和出口电磁阀同步工作，使排液罐中的液体更好地输送至储液箱中，以保证排液罐内部有充足空间接收气液分离器中的液体。
14、优选的，还包括有控制器，所述控制器与所述液位传感器、进口电磁阀、出口电磁阀和压缩气电磁阀通过控制线电路连接。
15、控制器根据液位传感器设定的液位上、下限来控制进口电磁阀、出口电磁阀和压缩气电磁阀的开闭，确保气液分离器中的液位变化在可控范围内。
16、优选的，所述控制器还通过电路连接有流量检测器，以实现对所述气液分离器中气体流量的检测，以及对所述排液罐的排液速率的检测。
17、优选的，所述控制器控制所述排液罐的排液速率在所述气液分离器中气体流量的5％-10％范围内。
18、排液罐的排放速率也会影响气液分离器内的压力波动值，需要通过流量监测器来平衡流速，避免排液速率过快或排液罐容积增加过快导致压力产生大幅波动。
19、优选的，所述液位传感器为差压传感器。用差压传感器替代传统浮子式液位开关中的液位测量功能，与浮子式液位开关中浮子无法承受高压不同，差压传感器承受的二侧压力仅为液位差产生，而高压部分则由外壳结构承担。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
21、(1)设置有排液罐与气液分离器连接，通过对排液罐进、出口的开闭控制，能够平稳地将气液分离器中的液体排出，实现对气液分离器中气、液界面的控制。
22、(2)由于排液罐的设计，本专利技术可采用电磁阀作为控制液体输送的阀门，阀门与阀门的控制简单、经济，具有广泛适用性。
23、(3)对排液罐的容积和排液速率进行了限定，流量检测器以及出口管道中的挡板设计，均能进一步提高对液体排出的平稳性，有效防止气、水界面的剧变或破坏，避免危及装置的正常运转或安全。
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1.一种高压气液分离器装置，其特征在于，应用于PEM水电解制氢，包括有气液分离器，所述气液分离器上设置有液位传感器，所述气液分离器的底部管道连接有排液罐，所述底部管道上设置有进口电磁阀，所述排液罐的出口管道通过出口电磁阀连接有储液箱。
2.根据权利要求1所述的气液分离器装置，其特征在于，所述排液罐与所述气液分离器的容积比不小于(1：50)，或所述排液罐与所述气液分离器的产气量比值为(1：3000)-(1：1000)范围内。
3.根据权利要求2所述的气液分离器装置，其特征在于，所述排液罐的液面高度低于所述气液分离器，所述储液箱的液面高度低于所述排液罐。
4.根据权利要求3所述的气液分离器装置，其特征在于，所述底部管道的内部截面上设置有挡板，所述挡板上开设有若干个大小相等的圆形通孔，所述通孔在所述挡板上均匀分布。
5.根据权利要求3所述的气液分离器装置，其特征在于，所述排液罐的顶部设置有压缩气电磁阀，所述压缩气电磁阀的另一端连接有压缩气源。
6.根据权利要求5所述的气液分离器装置，其特征在于，还包括有控制器，所述控制器与所述
7.根据权利要求6所述的气液分离器装置，其特征在于，所述控制器还通过电路连接有流量检测器，以实现对所述气液分离器中气体流量的检测，以及对所述排液罐的排液速率的检测。
8.根据权利要求7所述的气液分离器装置，其特征在于，所述控制器控制所述排液罐的排液速率在所述气液分离器中气体流量的5％-10％范围内。
9.根据权利要求1所述的气液分离器装置，其特征在于，所述液位传感器为差压传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种高压气液分离器装置，其特征在于，应用于pem水电解制氢，包括有气液分离器，所述气液分离器上设置有液位传感器，所述气液分离器的底部管道连接有排液罐，所述底部管道上设置有进口电磁阀，所述排液罐的出口管道通过出口电磁阀连接有储液箱。
2.根据权利要求1所述的气液分离器装置，其特征在于，所述排液罐与所述气液分离器的容积比不小于(1：50)，或所述排液罐与所述气液分离器的产气量比值为(1：3000)-(1：1000)范围内。
3.根据权利要求2所述的气液分离器装置，其特征在于，所述排液罐的液面高度低于所述气液分离器，所述储液箱的液面高度低于所述排液罐。
4.根据权利要求3所述的气液分离器装置，其特征在于，所述底部管道的内部截面上设置有挡板，所述挡板上开设有若干个大小相等的圆形通孔，所述通孔在所述挡板...
【专利技术属性】
技术研发人员：周抗寒，
申请(专利权)人：北京航宇高科氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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