一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法与流程

本发明属于能源技术和自动化控制领域，具体涉及一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法。

背景技术：

1、相比于光解水、热化学制氢等行业，水电解制氢技术成熟、无污染，且氢气纯度较高，所含杂质较少，设备操作简单。该技术适用于化工、冶金、电子、航天等行业。为减低氢气的含水量，提高气体的露点指标，国内大多数制氢厂家采用三塔纯化系统作为电解槽出口氢气的干燥系统，通过装有分子筛的干燥塔吸收氢气中所带的水分的方式来对氢气进行干燥。为了能够使干燥塔反复进行吸水，目前采用干燥塔内装有加热器对饱和分子筛进行加热再生脱水的方式。

2、具体的分子筛再生及气水分离器排水的控制方式如下：

3、1)控制目的：对干燥塔内分子筛进行加热再生脱水从而达到分子筛能够反复吸水的效果。

4、2)目前结构：干燥塔装有内筒，内筒安装有电加热器，加热器的温度反馈为te1104\te1107\te1110，内筒与外筒之间填满吸收水分的分子筛，其中分子筛上部装有铂电阻te1105\te1108\te1111，主要用来测量加热后分子筛的温度，干燥塔下游设计有气体冷却器，主要用来冷却氢气与水分的混合物，冷却器后设计气水分离器，通过定期排放气水分离器内的水分可以完成整个周期内的分子筛再生过程。

5、3)控制系统：通过监控干燥器内加热器的温度te1104来进行控制加热器的开关，从而实现对进入干燥器内的氢气进行加热至200℃，当加热后的氢气进入到分子筛外筒后会汽化分子筛中所吸收的水分变成水蒸气随氢气进入到冷却器中并冷却至40℃左右，水蒸气遇冷凝化成液态，经过气水分离器后，在重力的作用下液态水与氢气进行分离，氢气从气水分离器上部直接进入下一环节。分离器下部液态水则留在分离器内，通过定期打开气水分离器下方的排水阀将液态水排出，从而实现分子筛再生和氢气脱水的目的。整个纯化系统共三个干燥塔，分别为干燥塔a,干燥塔b,干燥塔c，整个纯化系统共三个工作状态，分别为z1状态，z2状态，z3状态，其中z1状态为a工作b再生，c吸附；z21状态为b工作c再生，a吸附；z3状态为c工作a再生，b吸附；每8小时为一周期，进行一次状态切换，在每个工作周期内固定对一个干燥塔进行再生，分别对3个气水分离器进行排水。

6、此排水模式存在两个问题：第一，每个周期内只有前3小时内进行气体再生，从而会产生液态水，只有再生干燥塔后分离器后存有液态水，需打开此排水阀，无需依次打开所有的排水阀；第二，排水阀多次打开造成纯化部分气体的流失，从而影响纯化系统压力不稳定，进而影响设备产气量，对于小产量设备，该影响尤为显著。第三，对于某些特殊项目，如采用重水制氘气，由于重水价格较贵，频繁排水会造成设备的经济损失。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，可稳定水电解设备纯化系统压力、保证产气量并减小经济损失。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，包括以下步骤：

3、步骤1：设计控制程序，并将控制程序部署在水电解制氢装置纯化系统的控制系统中；

4、步骤2：通过干燥器内分子筛，吸收通过干燥器内的氢气中的水分实现气体干燥，在一个工作周期内，通过定期、合理控制分离器排水阀的开关频率和时间将分离器内的水排放至积水器，最后排放至地沟。

5、优选的，在步骤2中，每个小时内只打开相应再生干燥塔后气水分离器排水阀2次，间隔时间30分钟，其它两个分离器的排水阀处于关闭状态。

6、与现有技术相比，本发明具备以下优点：

7、本发明提供的一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，将传统的一个纯化周期每小时内三个分离器排水阀依次打开1次，调整为一个周期内只对再生后气水分离器排水阀进行控制，每小时内打开2次，间隔30分钟，其它分离器排水阀处于关闭状态，合理的设置排水的频率和打开持续时间稳定纯化系统的压力并减少气体的排放量，并减少液态水的损失。该控制方法可全自动运行，通过调整分离器排水阀的排水时间，优化时间控制，降低纯化调节过程中因操作不当而造成的设备最终运行参数不合格及稳定的纯化运行环境。本发明提供的一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法进一步提高了制氢设备在后期运行过程中的安全系数和性能指标。

技术特征：

1.一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，其特征在于：在所述步骤2中，每个小时内只打开相应再生干燥塔后气水分离器排水阀2次，间隔时间30分钟，其它两个分离器的排水阀处于关闭状态。

技术总结
本发明公开了一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法，通过将传统的一个纯化周期每小时内三个分离器排水阀依次打开1次，调整为一个周期内只对再生后气水分离器排水阀进行控制，每小时内打开2次，间隔30分钟，其它分离器排水阀处于关闭状态，合理的设置排水的频率和打开持续时间稳定纯化系统的压力并减少气体的排放量，并减少液态水的损失。该控制方法可全自动运行，通过调整分离器排水阀的排水时间，优化时间控制，降低纯化调节过程中因操作不当而造成的设备最终运行参数不合格及稳定的纯化运行环境。本发明提供的一种水电解制氢装置纯化系统排水时间控制方法进一步提高了制氢设备在后期运行过程中的安全系数和性能指标。

技术研发人员：杨金彭,郭淑萍,李猛,孙邦兴,王擎阳,王晓慧,赵振
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12