[发明专利]一种利用旋流离心力场强化微细气泡分离的装置及方法

权利要求书

1.一种利用旋流离心力场强化微细气泡分离的装置，其特征在于，所述装置包括碱性电解槽、离心泵、旋流分离器、气液分离器、以及气体处理装置，其中：

所述碱性电解槽的出口通过管路经由所述离心泵与所述旋流分离器连接，以用于将经电解的气液混合物输送至旋流分离器进行气液分离；

所述旋流分离器的中部设有混合液进口，用于接收来自碱性电解槽的气液混合物，旋流分离器的顶部和底部分别设有气相出口和液相出口，用于将旋流分离后的气相和液相输送至气液分离器；

所述气液分离器的中部和上部分别设有液相进口和气相进口，分别用于接收经旋流分离器分离的液相和气相以进行进一步的重力沉降，气体分离罐的顶部和底部分别设有气相出口和电解液出口，所述气相出口通过管路与所述气体分离装置连接，电解液出口则通过管路与所述碱性电解槽连接，用于将电解液输送回碱性电解槽；

所述气体处理装置用于接收来自气液分离器的气体以进行干燥加压处理；

进一步的，所述碱性电解槽具有两个出口，分别用于输出含氢电解液和含氧电解液；与之相对应，所述旋流分离器、气液分离器、以及气体处理装置均为两组，分别用于处理含氢电解液和含氧电解液以分别收集氢气和氧气；

所述旋流分离器为一立式柱腔，该立式柱腔中部所开设的电解液进口为切向入口，以使含气电解液沿切线方向进入旋流分离器从而形成旋流，且所述立式柱腔底部所开设的液相出口为切向出口。

2.根据权利要求1所述的装置，所述切向入口有两个，在所述立式柱腔的外壁上呈180°设置；所述切向出口同样有两个，在立式柱腔的外壁上呈180°设置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器的顶部所设的气相出口在立式柱腔的内部设有一渐缩溢流管，该渐缩溢流管在立式柱腔内部的气相出口周壁形成一倒锥型厚壁，用于在低压力损耗下提供气泡的分离作用力。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器的底部设有一内锥体，该内锥体的底面面积大于所述渐缩溢流管的倒锥型厚壁末端的底面面积，且切向液相出口与所述内锥体的底部平齐。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器所设的切向入口及出口的内径均为15mm，渐缩溢流管底端和顶端的内径分别为15mm和10mm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对于直径为0.5～1m、高度为2～4m的气液分离器，所述旋流分离器的立式柱腔的长径比为5～8，柱腔直径为50～100mm，柱腔高度为250～800mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气液分离器为立式罐的形式。

8.一种碱性电解水制氢方法，使用权利要求1-7中任一项所述的利用旋流离心力场强化微细气泡分离的装置，其特征在于，所述方法包括：

经过碱性电解槽电解后的电解液变为含有大量微细气泡的气液混合液，在离心泵的作用下，气液混合液由旋流分离器的切向入口进入旋流分离器，在旋流离心力场的作用下，气液混合液中的微细气泡或溶解的气体不断向旋流分离器的中央聚集，最终形成的气泡在离心力场的作用下得到分离，气相由旋流分离器顶部的气相出口排出进入气液分离器的顶部，液相由旋流分离器底部的切向出口排出进入气液分离器的中部，在经过气液分离器的进一步沉降分离后，电解液从气液分离器的底部排出，重新回到碱性电解槽循环使用，气体则由气液分离器的顶部排出，进入气体处理装置进行干燥加压处理，处理好的气体即可进行储存使用。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气液分离器中电解液的体积控制在气液分离器4的容积的1/2～3/4。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述旋流分离器入口的混合液压力为0.8～1.6Mpa，入口速度为3～6m/s。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述离心泵的出口压力为0.8～1.6Mpa。