【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体除湿，具体涉及一种多级高效鼓泡除湿分离装置、除湿分离方法及应用。
技术介绍
1、气体除湿是许多工业过程中不可或缺的环节，特别是在电解水制氢过程中，氢气和氧气的除湿处理至关重要。现有的除湿技术在处理高湿度气体时，常常面临能耗高、设备庞大、维护成本高等问题。而传统的单级除湿方案不仅效率低下，而且占用空间大，难以满足现代工业生产的需求。同时传统单级除湿装置在处理高动态工况时，难以实现高效的除湿效果。
2、目前针对电解水制氢领域，电解水制氢运行稳定较高，气体含湿量大，尤其大功率制氢系统，产氢量大。而当前电解水气体除湿主要采用卧式分离器与换热器结合的方式，整体系统尺寸大，动态性能低，启停、变载慢，难以与风、光等新能源耦合。
3、因此气体分离与除湿技术往往面临几个技术挑战：
4、1.传统换热器除湿不同运行工况适应能力差；尤其针对电解水制氢存在宽范围的运行工况，低工况运行气体在传统换热器内流动不均匀且流动较慢，传质传热效率低。部分过低流速，较难把换热器表面冷凝的液膜带走，形成液膜层阻隔，进一步影响传质传热。
5、2.传统换热器除湿抗冲击能力差；尤其针对电解水制氢应用存在变载工况。变载时产气量有大幅变化。进而导致除湿负荷快速变化。由于传统换热器间接式换热原理，冷侧热侧存在温差，在快速变化时，难以保证除湿效果的稳定。
6、3.单级式气体除湿效率低、除湿单元体积大，系统容积大，难以进行高动态的工况调节。
7、鉴于此，开发一种多级的气体鼓泡除湿分离装置。对于电解
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何克服传统换热器除湿换热效率低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种多级高效鼓泡除湿分离装置，包括分离除湿罐体，所述分离除湿罐体的侧壁设有进口，在所述分离除湿罐体的顶部和底部分别设有气体出口和液体出口；
4、所述分离除湿罐体的内部且位于进口的上方设置有至少两级相互独立的气液鼓泡除湿组件；两级所述气液鼓泡除湿组件包括冷却换热组件以及从底部进气的进气管路，所述气液鼓泡除湿组件内部填充有除湿液体，通过冷却换热组件对除湿液体内部的气体进行降温除湿；
5、采用由下往上依次排列的方式，每级气液鼓泡除湿组件除湿后气体温度逐级降低。
6、本申请通过采用多级气体鼓泡除湿组件，能够将待处理气体与除湿液体混合，并利用冷却换热组件降低气体温度至与除湿液体温度接近一致，通过各级除湿换热的温差设计，具备更好的除湿效率，其中第一级利用大温差完成较大负荷除湿，第二级利用大换热面积，实现更低的除湿温度，从而达到更好的气体除湿效率和除湿效果；该装置通过多级鼓泡除湿原理，能够在高温段和低温段分别进行高效除湿，适用于需要高精度除湿的场合，如电解水制氢过程中的阴阳极气体分离与除湿处理。
7、作为本专利技术进一步的方案：所述若干级所述气液鼓泡除湿组件非单纯叠加级数，位于下方前几级的气液鼓泡除湿组件利用大温差完成大负荷除湿，位于上方后几级的气液鼓泡除湿组件利用大换热面积实现低除湿温度。
8、作为本专利技术进一步的方案：所述气液鼓泡除湿组件包括有进气管路，其中进气管路中间往上凸起，冷却换热组件缠绕式布置在该凸起的外侧；进气管路的两端水平部位开设有出气口，出气口的出气方向朝冷却换热组件。
9、作为本专利技术进一步的方案：在所述气液鼓泡除湿组件内还设置有溢流管，所述溢流管的顶部水平面低于进气管路的顶部水平面；
10、从下往上的每一级气液鼓泡除湿组件内溢流管均能够将除湿后高于液位的冷凝液溢流到下一级气液鼓泡除湿组件内，而第一级气液鼓泡除湿组件内溢流管能够将高于液位的冷凝液溢流到分离除湿罐体底部。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述进气管路包括有进气管以及导气管，其中导气管中间位置往上凸起，所述进气管安装在该凸起内部，且进气管的顶部与导气管连通。
12、作为本专利技术进一步的方案：所述分离除湿罐体的内侧顶部且位于气体出口的下方设有液滴捕捉装置。
13、作为本专利技术进一步的方案：所述冷却换热组件包括有冷却换热盘管，所述冷却换热盘管呈螺旋式设置，且冷却换热盘管一端连接到位于分离除湿罐体上的冷却液进口，冷却换热盘管另一端连接到位于分离除湿罐体上的冷却液出口。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述分离除湿罐体的内侧底部且位于液体出口的上方设有气泡处理装置。
15、本专利技术还公开了一种多级高效鼓泡除湿分离装置的除湿分离方法，包括如下步骤：
16、待处理的气体由进口进入到分离除湿罐体；
17、经重力分离后，气体中含有的部分液滴沉降至分离除湿罐体的底部，气体上升进入下方的分离除湿组件内；
18、流入的气流在分离除湿组件内与鼓泡水洗液进行接触，进行水洗鼓泡处理，将气体降温至与水洗鼓泡液体相近温度，实现降温除湿；
19、处理后的气体进入到上方的分离除湿组件内进行同样的水洗鼓泡处理，实现二级降温除湿；
20、最终鼓泡除湿分离后的气体从气体出口排出，分离后的液体从液体出口排出。
21、本专利技术还公开了一种多级高效鼓泡除湿分离装置在电解水制氢过程中的应用。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、1.本申请通过采用多级气体鼓泡除湿组件，能够将待处理气体与除湿液体混合，并利用冷却换热组件降低气体温度至与除湿液体温度接近一致，通过各级除湿换热的温差设计，具备更好的除湿效率，其中第一级利用大温差完成较大负荷除湿，第二级利用大换热面积，实现更低的除湿温度，从而达到更好的气体除湿效率和除湿效果；该装置通过多级鼓泡除湿原理，能够在高温段和低温段分别进行高效除湿，适用于需要高精度除湿的场合，如电解水制氢过程中的阴阳级气体分离与除湿处理；
24、2.本申请多级分离除湿单元，采用依次由下向上排列方式，每级除湿后气体温度逐级降低，通过特殊的进气管、溢流管设计，保证处理气体依次向上运行除湿，除湿冷凝液体依次向下流通，并进入底部储液舱，一体化设计，集气液分离与除湿分离于一体，减少设备体积，提高集成度；
25、3.本申请具备更宽的工况适应范围：采用鼓泡水洗除湿方式，让高温高湿气体与鼓泡水洗液体直接接触，通过合理的气体分布、鼓泡液位、鼓泡流速、液体夹气率、传质传热系数等设计，让气流与液体有充分的传质传热面积，进行充分的质热交换；同时利用气体在液体中鼓泡的优势，在高低工况(1-150％)范围内均能充分与液体剧烈混合，避免传统换热器在低工况运行气体在传统换热器内流动不均匀传热效率低的缺陷；因此能适应更宽的工况范围；
26、4.本申请具备更高的抗变载能力：采用鼓泡水洗除湿方式，让高温高湿气体与鼓泡水洗液体直接接触，利用鼓泡除湿气体温度与鼓泡水洗水温接近以及鼓泡除湿水热熔大的特点，相当于有非本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多级高效鼓泡除湿分离装置，包括分离除湿罐体(4)，其特征在于，所述分离除湿罐体(4)的侧壁设有进口(1)，在所述分离除湿罐体(4)的顶部和底部分别设有气体出口(2)和液体出口(3)；
2.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：若干级所述气液鼓泡除湿组件(200)非单纯叠加级数，位于下方前几级的气液鼓泡除湿组件(200)利用大温差完成大负荷除湿，位于上方后几级的气液鼓泡除湿组件(200)利用大换热面积实现低除湿温度。
3.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述气液鼓泡除湿组件(200)包括有进气管路，其中进气管路中间往上凸起，冷却换热组件缠绕式布置在该凸起的外侧；进气管路的两端水平部位开设有出气口，出气口的出气方向朝冷却换热组件。
4.根据权利要求3所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：在所述气液鼓泡除湿组件(200)内还设置有溢流管(208)，所述溢流管(208)的顶部水平面低于进气管路的顶部水平面；
5.根据权利要求3所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在
6.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述分离除湿罐体(4)的内侧顶部且位于气体出口(2)的下方设有液滴捕捉装置(8)。
7.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述冷却换热组件包括有冷却换热盘管(205)，所述冷却换热盘管(205)呈螺旋式设置，且冷却换热盘管(205)一端连接到位于分离除湿罐体(4)上的冷却液进口(206)，冷却换热盘管(205)另一端连接到位于分离除湿罐体(4)上的冷却液出口(207)。
8.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述分离除湿罐体(4)的内侧底部且位于液体出口(3)的上方设有气泡处理装置(900)。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的多级高效鼓泡除湿分离装置的除湿分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种如权利要求1-8任意一项所述的多级高效鼓泡除湿分离装置在电解水制氢过程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多级高效鼓泡除湿分离装置，包括分离除湿罐体(4)，其特征在于，所述分离除湿罐体(4)的侧壁设有进口(1)，在所述分离除湿罐体(4)的顶部和底部分别设有气体出口(2)和液体出口(3)；
2.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：若干级所述气液鼓泡除湿组件(200)非单纯叠加级数，位于下方前几级的气液鼓泡除湿组件(200)利用大温差完成大负荷除湿，位于上方后几级的气液鼓泡除湿组件(200)利用大换热面积实现低除湿温度。
3.根据权利要求1所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述气液鼓泡除湿组件(200)包括有进气管路，其中进气管路中间往上凸起，冷却换热组件缠绕式布置在该凸起的外侧；进气管路的两端水平部位开设有出气口，出气口的出气方向朝冷却换热组件。
4.根据权利要求3所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：在所述气液鼓泡除湿组件(200)内还设置有溢流管(208)，所述溢流管(208)的顶部水平面低于进气管路的顶部水平面；
5.根据权利要求3所述的一种多级高效鼓泡除湿分离装置，其特征在于：所述进气管路包括有进气管(202...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨颂，阚宏伟，张新建，叶修斌，江义时，董春林，颜哲，
申请(专利权)人：科威尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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