[发明专利]一种多台电解槽的电解水制氢装置及方法

权利要求书

1.一种多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，包括：

电解槽(1)，所述电解槽(1)内采用电极电解电解液以产生氢气和氧气，此系统内设置两台及两台以上并联电解槽(1)；

氢分离器，分为氢一级分离器(3)和氢二级分离器(4)，所述氢一级分离器(3)通过氢气液管道与该电解槽(1)连通，氢一级分离器(3)氢气出口和氢二级分离器(4)氢气进口相连通，氢一级分离器(3)和氢二级分离器(4)液相也通过连通管连接，用于将该电解槽(1)产生的氢气进行气液分离；

氧分离器(2)，通过氧气液管道与该电解槽(1)连通，用于将该电解槽(1)产生的氧气进行气液分离，所述氧分离器(2)的容器与氢一级分离器(3)大小相同；

循环泵(5)，分别与氢二级分离器(4)的回流管道和氧分离器(2)的氧侧回流管道连通，所述循环泵(5)用于将氢二级分离器(4)和该氧分离器(2)中的液体经流量计(6)和调节型阀门分别接至各电解槽(1)；

氧侧控制装置，该氧分离器(2)的出口经由该氧侧控制装置连通大气，所述氧侧控制装置包括一大一小两台并联的小氧调节阀(15)和大氧调节阀(16)、调节阀前端的氧自动球阀(13)及连接至小氧调节阀(15)、大氧调节阀(16)和氧自动球阀(13)两端的氧旁通手动球阀(14)，根据电解槽(1)启动的台数和负荷切换使用调节阀；

氢侧控制装置，该氢分离器的出口经由该氢侧控制装置连接至后端设备，所述氢侧控制装置包括一大一小两台并联的小氢调节阀(20)和大氢调节阀(21)、调节阀前端的氢自动球阀(19)及连接至小氢调节阀(20)、大氢调节阀(21)和氢自动球阀(19)两端的氢旁通手动球阀(18)，根据电解槽(1)启动的台数和负荷切换使用调节阀；

碱液流量控制系统，碱液循环泵(5)出口分为若干路，每路设置一台带远传的碱液流量计(6)和自动调节阀(7)，分别连接至每台电解槽(1)进碱口。

2.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述系统内设置两台及两台以上并联电解槽(1)，每台电解槽(1)进碱路和气碱液出口均为并联。

3.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氧分离器(2)上设有远传的氧液位变送器(11)，氢二级分离器(4)上设有远传的氢液位变送器(12)和氢差压变送器(10)，该氧侧控制装置根据两侧液位差调节。

4.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氧分离器(2)上设置有远传的氧压力变送器(9)和氧差压变送器(8)，氧侧控制装置根据氧压力变送器(9)压力值调节。

5.根据权利要求3所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氧液位变送器(11)和氢液位变送器(12)通过根部阀或阀组连接至氧分离器(2)和氢二级分离器(4)。

6.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氧分离器(2)的出口连接至氧侧控制装置，氧侧控制装置出口连接至自动氧三通阀(17)，所述氧三通阀(17)的一路出口连接至大气，所述氧三通阀(17)的另一路出口连接至后端设备。

7.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氢二级分离器(4)的出口连接至氢侧控制装置，氢侧控制装置出口连接至自动氢三通阀(22)，所述氢三通阀(22)的一路出口连接有氢阻火器(23)，氢三通阀(22)通过氢阻火器(23)连接至大气，所述氢三通阀(22)的另一路出口连接至后端设备。

8.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述氧分离器(2)和氢二级分离器(4)碱液汇集至碱液循环泵(5)，碱液循环泵(5)出口通过碱液流量控制系统接至每台电解槽(1)。

9.根据权利要求1所述的多台电解槽的水电解制氢装置，其特征在于，所述碱液流量控制系统每路设置一台碱液流量计(6)和自动调节阀(7)。

10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的多台电解槽的水电解制氢装置的制氢方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：启动电解槽(1)对碱液进行电解，电解槽(1)中产生氢气和氧气；

第二步：循环泵(5)启动，将氧分离器(2)和氢二级分离器(4)中的碱液抽取汇集，重新注入电解槽(1)中，氧分离器(2)和氢二级分离器(4)压强减小，电解槽(1)中产生氧气和氢气顺势分别进入氧分离器(2)和氢二级分离器(4)中；

第三步：根据电解槽(1)启用台数和负荷，选择小氢调节阀(20)、大氢调节阀(21)、小氧调节阀(15)和大氧调节阀(16)的开关，只启用单台电解槽(1)或电解槽(1)低负荷运行，关闭大氢调节阀(21)和大氧调节阀(16)，采用小氢调节阀(20)和小氧调节阀(15)，正常启用多台电解槽(1)，关闭小氢调节阀(20)和小氧调节阀(15)，采用大氢调节阀(21)和大氧调节阀(16)；

第四步：对从氢三通阀(22)和氧三通阀(17)排出的氢气和氧气进行收集；

其中制氢过程中，根据每台电解槽(1)的工作情况自动选择合适的流量，并根据流量计(6)反馈的信号，调节阀门开度，使流量达到设定值或自动选定值；

所述制氢方法同时使用多台电解槽(1)或只启动一台电解槽(1)，电解槽(1)负荷在10％至120％之间，位波动误差不大于5cm，压力波动误差不大于0.1MPa。