一种制氢机自动调节系统的制作方法

本实用新型属于制氢设备技术领域，涉及一种制氢机，尤其涉及一种制氢机自动调节系统。

背景技术：

环境污染、能源危机日益严峻，开发新能源成为解决该问题的有效途径。氢能高效、环保是公认的未来理想能源，正吸引着越来越多的研究人员投入到氢能的研究和开发之中。电化学和热化学是氢利用的两种方式，电化学在常温下释放能量，产物是水，几乎对环境无任何污染。

目前，主要的制氢技术包括化石燃料重整制氢、水电解制氢、太阳能制氢、生物质制氢等。众多可用于燃料重整的原料中，甲醇等低碳醇燃料来源广泛，可从生物质制取，价格低廉，制备工艺条件缓和，碳化污染小，是用于移动氢源的理想原料选择。

目前，甲醇重整制氢方式主要有三种方式：自热重整、部分氧化重整和蒸汽重整。甲醇水蒸气自热重整是甲醇水、脱盐水混合经加热汽化后进度重整反应器在一定的温度、压力和催化剂条件下发生甲醇裂解和一氧化碳水汽转化反应，具有反应温度低、出口H2含量高且CO 含量少等特点。其反应原理如下：

甲醇分解：CH3OH→CO+2H2

水汽转化：H2O+CO→CO2+H2

甲醇重整制氢反应温度在220-250℃，是吸热反应。自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，因此必须提供稳定的燃烧热。

现有的制氢机通常需要人工干预控制，制氢机制氢效率较低；当制氢机出现问题时，可能无法及时发现。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的制氢机结构，以便克服现有制氢机结构存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种制氢机自动调节系统，可实现制氢机的智能控制，无需人工干预，提高制氢效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种制氢机自动调节系统，所述自动调节系统包括：原料箱、原料输送管路、加液泵、重整室、泄压安全阀、提纯系统、回热管路、回热阀、第一排放管路、第一排放阀、第二排放管路、第二排放阀、送氧模组、抽真空模组、制氢控制电路、监控终端；

所述原料箱通过原料输送管路连接重整室，原料输送管路设有加液泵，提供原料输送动力；所述原料输送管路设有液压传感器，加液泵抽取甲醇水溶液，液压传感器把感应到的液压数据送给制氢控制电路的单片机；

所述原料输送管路内设有回热管路，回热管路内设有回热阀；

所述重整室设有点火器、至少一温度传感器、至少一压力传感器；重整室连接提纯系统，回热管路连接重整室、提纯系统，提纯系统连接第一排放管路，第一排放管路设有第一排放阀，氢气排放根据设定好的条件由第一排放阀来控制；

所述重整室制得的富氢气体通过提纯系统提纯，提纯系统设有第一排放管路、回热管路，提纯系统将分离出的氢气通过第一排放管路输出，将分离出的氢气之外的高温余气通过回热管路为原料输送管路内的原料换热，换热后的余气能输送至重整室燃烧，为重整室供热；

所述回热管路连接第二排放管路，第二排放管路设有第二排放阀，余气能通过第二排放阀排放；

所述第一排放管路输出制得的氢气，同时能将部分制得的氢气在需要时输送至重整室，通过燃烧为重整室供热；

所述重整室设有泄压安全阀，在重整室内环境条件符合设定要求时，通过控制泄压安全阀打开泄压；

甲醇水溶液经过高温尾气预热后变为甲醇水蒸气，进入重整室后发生化学反应，生成富氢，与此同时系统压力升高；自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量；

所述提纯系统包括钯银合金膜管，所述抽真空模组连接钯银合金膜管，在初始启动制氢时，为钯银合金膜管抽真空；钯银合金膜管内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器；

各温度传感器、各压力传感器监测所述钯银合金膜管及重整室各部的温度，并把数据传给制氢控制电路的单片机；

所述送氧模组包括PWM风扇、含氧气体输送管路、含氧气体输送阀，PWM风扇、含氧气体输送阀设置于含氧气体输送管路中；PWM风扇根据重整室内的环境条件及制氢量的需求控制含氧气体的流量及流速；

所述制氢控制电路分别连接加液泵、点火器、各温度传感器、各压力传感器、泄压安全阀、提纯系统、回热阀、第一排放阀、第二排放阀、送氧模组、抽真空模组、监控终端，获取各温度传感器、各压力传感器的信息，控制加液泵、点火器、泄压安全阀、提纯系统、回热阀、第一排放阀、第二排放阀、送氧模组、抽真空模组的动作，并将设定信息发送至监控终端；

所述制氢控制电路的单片机收集各种传感器及设备的反馈信号，最终单片机通过WI FI反馈给上位机；或者通过485/CAN总线与监控终端通讯，监控终端再远程送给上位机；上位机能在远程监控制氢机，监控制氢机运行状态。

一种制氢机自动调节系统，所述自动调节系统包括：原料箱、原料输送管路、加液泵、重整室、泄压安全阀、提纯系统、第一排放管路、第一排放阀、送氧模组、抽真空模组、制氢控制电路；

所述原料箱通过原料输送管路连接重整室，原料输送管路设有加液泵，提供原料输送动力；所述原料输送管路设有液压传感器，加液泵抽取甲醇水溶液，液压传感器把感应到的液压数据送给制氢控制电路的单片机；

所述重整室设有点火器、至少一温度传感器、至少一压力传感器；重整室连接提纯系统，回热管路连接重整室、提纯系统，提纯系统连接第一排放管路，第一排放管路设有第一排放阀，氢气排放根据设定好的条件由第一排放阀来控制；

所述重整室制得的富氢气体通过提纯系统提纯，提纯系统设有第一排放管路、回热管路，提纯系统将分离出的氢气通过第一排放管路输出，将分离出的氢气之外的高温余气通过回热管路为原料输送管路内的原料换热，换热后的余气能输送至重整室燃烧，为重整室供热；

所述第一排放管路输出制得的氢气，同时能将部分制得的氢气在需要时输送至重整室，通过燃烧为重整室供热；

所述重整室设有泄压安全阀，在重整室内环境条件符合设定要求时，通过控制泄压安全阀打开泄压；

所述提纯系统包括膜管，所述抽真空模组连接膜管，在初始启动制氢时，为膜管抽真空；膜管内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器；

各温度传感器、各压力传感器监测所述膜管及重整室各部的温度，并把数据传给制氢控制电路的单片机；

所述制氢控制电路分别连接加液泵、点火器、各温度传感器、各压力传感器、泄压安全阀、提纯系统、第一排放阀、送氧模组、抽真空模组，获取各温度传感器、各压力传感器的信息，控制加液泵、点火器、泄压安全阀、提纯系统、第一排放阀、送氧模组、抽真空模组的动作。

作为本实用新型的一种优选方案，所述自动调节系统还包括监控终端，制氢控制电路连接制氢控制电路，并将设定信息发送至监控终端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述制氢控制电路的单片机收集各种传感器及设备的反馈信号，最终单片机通过WI FI反馈给上位机；或者通过485/CAN总线与监控终端通讯，监控终端再远程送给上位机；上位机能在远程监控制氢机，监控制氢机运行状态。

作为本实用新型的一种优选方案，所述自动调节系统还包括回热管路、回热阀；回热管路设置于所述原料输送管路内，回热管路内设有回热阀；

所述提纯系统将分离出的氢气通过第一排放管路输出，将分离出的氢气之外的高温余气通过回热管路为原料输送管路内的原料换热，换热后的余气能输送至重整室燃烧，为重整室供热。

作为本实用新型的一种优选方案，所述自动调节系统还包括第二排放管路、第二排放阀；

所述回热管路连接第二排放管路，第二排放管路设有第二排放阀，余气能通过第二排放阀排放。

作为本实用新型的一种优选方案，所述膜管为钯银合金膜管。

作为本实用新型的一种优选方案，所述送氧模组包括风扇、含氧气体输送管路、含氧气体输送阀，风扇、含氧气体输送阀设置于含氧气体输送管路中；风扇根据重整室内的环境条件及制氢量的需求控制含氧气体的流量及流速。

作为本实用新型的一种优选方案，甲醇水溶液经过高温尾气预热后变为甲醇水蒸气，进入重整室后发生化学反应，生成富氢，与此同时系统压力升高；重整室设计最高使用压力为 P1，当加液泵异常工作，进入重整室的甲醇水蒸气会更多，导致系统压力升高，若压力超出 P1，则会影响设备的安全使用；当重整室的液压传感器探测压力超过P1时，泄压安全阀自动打开，避免系统超压，程序将系统自动切换至关机状态，并通过远程监控系统将数据回传至监控中心，通知维修人员现场检测故障原因；P1为15bar；

自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，当尾气过量，系统超过设定最高使用温度T1 时，尾气长闭阀即第二排放阀打开，并且根据重整温度与T1的差值，自动控制排气时间，做到间隙性排气，避免重整室压力出现较大波动，同时降低重整室温度，延长系统使用寿命； T1为310℃。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的制氢机自动调节系统及方法，可实现制氢机的智能控制，无需人工干预，提高制氢效率。本实用新型可以在监测制氢机的制氢状态，并能向制氢机发送控制指令。目前市面上的传统技术需要手工配合调节，而本实用新型实现了全自动化操作。

附图说明

图1为本实用新型制氢机自动调节系统的结构示意图。

图2为本实用新型制氢控制电路的组成示意图。

图3为本实用新型的制氢逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示了一种制氢机自动调节系统，所述自动调节系统包括：原料箱1、原料输送管路、加液泵8、重整室2、泄压安全阀3、提纯系统4、回热管路、回热阀6、第一排放管路、第一排放阀5、第二排放管路、第二排放阀7、送氧模组9、抽真空模组10、制氢控制电路11、监控终端12。

所述原料箱1通过原料输送管路连接重整室2，原料输送管路设有加液泵8，提供原料输送动力；所述原料输送管路设有液压传感器，加液泵抽取甲醇水溶液，液压传感器把感应到的液压数据送给制氢控制电路11的单片机。

所述原料输送管路内设有回热管路，回热管路内设有回热阀6。

所述重整室2设有点火器22、至少一温度传感器21、至少一压力传感器；重整室2连接提纯系统4，回热管路连接重整室2、提纯系统4，提纯系统4连接第一排放管路，第一排放管路设有第一排放阀5，氢气排放根据设定好的条件由第一排放阀5来控制。

所述重整室2制得的富氢气体通过提纯系统4提纯，提纯系统4设有第一排放管路、回热管路，提纯系统4将分离出的氢气通过第一排放管路输出，将分离出的氢气之外的高温余气通过回热管路为原料输送管路内的原料换热(将甲醇水溶液汽化)，换热后的余气能输送至重整室2燃烧，为重整室2供热。

所述回热管路连接第二排放管路，第二排放管路设有第二排放阀7，余气能通过第二排放阀7排放。

所述第一排放管路输出制得的氢气，同时能将部分制得的氢气在需要时输送至重整室2，通过燃烧为重整室供热。

所述重整室2设有泄压安全阀3，在重整室2内环境条件符合设定要求时，通过控制泄压安全阀3打开泄压。

甲醇水溶液经过高温尾气预热后变为甲醇水蒸气，进入重整室后发生化学反应，生成富氢，与此同时系统压力升高；重整室设计最高使用压力为P1，当加液泵异常工作，进入重整室的甲醇水蒸气会更多，导致系统压力升高，若压力超出P1，则会影响设备的安全使用；当重整室的液压传感器探测压力超过P1时，泄压安全阀自动打开，避免系统超压，程序将系统自动切换至关机状态，并通过远程监控系统将数据回传至监控中心，通知维修人员现场检测故障原因；如，P1可以为15bar，当然也可以设定为其他值，如14.5bar、14bar等。

自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，当尾气过量，系统超过设定最高使用温度T1 时，尾气长闭阀即第二排放阀打开，并且根据重整温度与T1的差值，自动控制排气时间，做到间隙性排气，避免重整室压力出现较大波动，同时降低重整室温度，延长系统使用寿命；如，T1可以为310℃，当然也可以设定为其他值，如312℃、305℃等。

所述提纯系统4包括钯银合金膜管，所述抽真空模组10连接钯银合金膜管，在初始启动制氢时，为钯银合金膜管抽真空；钯银合金膜管内设有至少一温度传感器、至少一压力传感器。

各温度传感器、各压力传感器监测所述钯银合金膜管及重整室各部的温度，并把数据传给制氢控制电路的单片机。

所述送氧模组9包括PWM风扇、含氧气体输送管路、含氧气体输送阀，PWM风扇、含氧气体输送阀设置于含氧气体输送管路中；PWM风扇根据重整室内的环境条件及制氢量的需求控制含氧气体的流量及流速。

所述制氢控制电路11分别连接加液泵8、点火器22、各温度传感器、各压力传感器、泄压安全阀3、提纯系统4、回热阀6、第一排放阀5、第二排放阀7、送氧模组9、抽真空模组 10、监控终端12，获取各温度传感器、各压力传感器的信息，控制加液泵8、点火器22、泄压安全阀3、提纯系统4、回热阀6、第一排放阀5、第二排放阀7、送氧模组9、抽真空模组 10的动作，并将设定信息发送至监控终端12。

所述制氢控制电路11的单片机收集各种传感器及设备的反馈信号，最终单片机通过WI FI 反馈给上位机；或者通过485/CAN总线与监控终端通讯，监控终端再远程送给上位机；上位机能在远程监控制氢机，监控制氢机运行状态。

如图2所示，所述制氢控制电路包括：微控制单元(单片机)、若干传感器接口、PWM风机接口、按键接口、电源输入接口、电源转换电路、若干电磁阀接口、抽液泵接口、数码显示接口、外部通讯接口。

所述微控制单元分别连接各传感器接口、PWM风机接口、按键接口、电源转换电路、各电磁阀接口、抽液泵接口、数码显示接口、外部通讯接口；所述电源转换电路连接电源输入接口。

所述微控制单元通过各传感器接口连接对应的传感器，微控制单元通过PWM风机接口连接PWM风机，微控制单元通过按键接口连接对应按键，电源转换电路通过电源输入接口连接供电电源，微控制单元通过抽液泵接口连接抽液泵，微控制单元通过数码显示接口连接数码显示装置，微控制单元通过外部通讯接口连接外部通讯模块。

若干传感器接口包括液位传感器接口、液压传感器接口、负压传感器接口、膜管进气温度传感器接口、膜管顶部温度传感器接口、重整室顶部温度传感器接口、重整室底部温度传感器接口、湿度传感器接口、气压传感器接口、电压传感器接口、电流传感器接口。

若干电磁阀接口包括第一进液电磁阀接口、第二进液电磁阀接口、点火器电磁阀接口、自动泄压阀接口、纯氢出口电磁阀接口、第一抽真空电磁阀接口、第二抽真空电磁阀接口、第三抽真空电磁阀接口、尾气电磁阀接口、尾气排气电磁阀接口、真空泵电磁阀接口。

以上介绍了本实用新型制氢机自动调节系统的组成，本实用新型在揭示上述系统的同时，还揭示一种上述制氢机自动调节系统的自动调节方法；请参阅图3，所述方法包括如下步骤：

【步骤S1】开机自检,如果遇到问题则进入报警状态,如果通过则待机等待指令启动；

【步骤S2】程序启动抽真空模组，给膜管抽真空；

【步骤S3】自动加液系统工作，加液泵抽取原料箱的甲醇水溶液，液压传感器把数据送给单片机；

【步骤S4】点火器工作，火焰耗氧；风扇决定氧气的供给；

【步骤S5】温度监测模组监控膜管及重整室各部的温度，并把数据传给单片机；

【步骤S6】协调运行步骤；制氢机处于运行状态，需要各部分一起协调工作，

【步骤S7】提纯系统提纯氢气，得到99.99％的纯氢；

【步骤S8】氢气排放步骤；根据设定好的排气阀来控制氢气的排放；

该步骤包括重整室内部气压调节步骤：甲醇水溶液经过高温尾气预热后变为甲醇水蒸气，进入重整室后发生化学反应，生成富氢，与此同时系统压力升高；重整室设计最高使用压力为P1，当加液泵异常工作，进入重整室的甲醇水蒸气会更多，导致系统压力升高，若压力超出P1，则会影响设备的安全使用；当重整室的液压传感器探测压力超过P1时，泄压安全阀自动打开，避免系统超压，程序将系统自动切换至关机状态，并通过远程监控系统将数据回传至监控中心，通知维修人员现场检测故障原因；如，P1可以为15bar，当然也可以设定为其他值，如14.5bar、14bar等。

自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，当尾气过量，系统超过设定最高使用温度T1 时，尾气长闭阀即第二排放阀打开，并且根据重整温度与T1的差值，自动控制排气时间，做到间隙性排气，避免重整室压力出现较大波动，同时降低重整室温度，延长系统使用寿命；如，T1可以为310℃，当然也可以设定为其他值，如312℃、305℃等。

【步骤S9】数据反馈步骤；各种传感器，或设备的反馈信号等收集的信息发送给单片机，最终单片机通过WI FI反馈给上位机；或者485/CAN与控制终端CT通讯，控制终端CT再远程送给上位机；

【步骤S10】远程监控步骤；远程上位机能监控制氢机，监控本系统内所有制氢机运行状态。

综上所述，本实用新型提出的制氢机自动调节系统及方法，可实现制氢机的智能控制，无需人工干预，提高制氢效率。本实用新型可以在监测制氢机的制氢状态，并能向制氢机发送控制指令。目前市面上的传统技术需要手工配合调节，而本实用新型实现了全自动化操作。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。