一种次氯酸钠发生器用于氢气排放和溶液输送的装置的制作方法

本发明涉及一种电解法次氯酸钠发生器电解槽后的用来排放氢气，输送次氯酸钠溶液的装置。

背景技术：

电解法次氯酸钠发生器通过电解低浓度的盐水在其电解槽中产生次氯酸钠溶液，电解时会伴有一定量的氢气产生，它们以气液混合体的状态从电解槽中排出，需要后面有装置将氢气和次氯酸钠溶液分离开，将有燃爆可能的氢气安全稀释和排放，并确保在过程中混合气体中的氢浓度处于爆炸极限范围以外，还要将分离出来的次氯酸钠溶液输送至需要的位置，比如存放次氯酸钠溶液的容器中或需要处理的水体中。

在现有的次氯酸钠发生器中，这一部分功能是由三个主要设备组成的装置来完成的，这三个主要设备是：一个常压容器、一台风机、一台投加泵，它们和其它的管路、电路组成了这一装置。电解槽排出的氢气和次氯酸钠溶液混合体经由管路排入常压容器，氢气逸出后聚集在容器的上部空间，次氯酸钠溶液则处于容器的下部。有两种稀释和排出氢气的结构，第一种：常压容器为密封结构，风机出风口连接于容器的上部，吹入的空气将氢气稀释成氢浓度在爆炸极限范围之外的混合气体，该混合气体通过一个连接于容器上部的风管排放到安全空间。第二种：常压容器有和外部空间相通的开口，风机进风口连接于容器的上部，风机运转时将外部空气由开口吸入和容器上部的氢气混合，形成氢浓度在爆炸极限范围之外的混合气体，风机将该混合气体吹入一个连接于风机出风口的风管排放到安全空间。这两种氢气稀释排放结构共同存在的问题是：氢气的逸出过程及空气和氢气的混合过程都是在常压容器的上部空间进行的，氢气逸出的位置和量并不确定，常压容器内液面的变化加强了这种不确定，而混入的空气气流在上部空间的各个位置的流量和流速也是不均匀的，这种不均匀的混合过程使得容器的上部空间存在局部氢气未得到及时有效稀释的可能，局部的混合气体中氢浓度有处在爆炸极限范围内的可能，配合一定的点燃条件容器中局部的混合气体有燃爆的可能，在实际应用中曾出现过常压容器内氢气燃爆导致容器破坏溶液外流的事故。另外现有技术的装置中是用一台投加泵通过管路将容器中的次氯酸钠溶液吸出并输送到需要的位置，这种溶液的输送方式是可靠的，但也因为使用了专用的投加泵使得装置的成本较高。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种次氯酸钠发生器中用于氢气排放和溶液输送的装置，它能确保氢气和空气的混合过程是安全可靠的，混合气体没有局部氢浓度处于爆炸极限范围以内的可能。本发明的另一个目的是在装置能够同样完成输送次氯酸钠溶液功能的情况下，使装置的成本和现有技术相比更低。

本发明提供的装置由以下部分组成：一个有密封承压结构储罐、储罐上的气液混合体入口、由储罐引出的出液管路、由储罐引出连接排放空间的排气管路和安装在排气管路上的一个受液位控制的排气阀。工作时由次氯酸钠发生器的电解槽流出的次氯酸钠溶液和氢气的气液混合体经过气液混合体入口排入储罐，在重力的作用下氢气和溶液分离，氢气聚集在储罐的上部而溶液处于储罐的下部，上部的氢气通过一个受液位控制的排气阀由排气管路排出，让排气阀的开关或开度受储罐内液位控制的目的是保持罐内液面基本稳定在一定范围内，防止液面过高溶液进入排气管路或者液面过低氢气进入出液管路，当液位低时打开或调大排气阀门，当液位高时关闭或调小排气阀门，另外出液管路的入口位置要低于罐内的液面位置，并保证外部条件或调整外部条件使出液管路出口处的压力大于大气压力，这样随着气液混合体在更高的外部压力作用下注入储罐时，储罐的压力就会上升到大于出液管路出口处压力的状态，这个压力差保持储罐处于一个正压状态，外部的空气不能进入储罐内，排气阀打开时氢气只有从罐内向外的一个流向，外部空气不会回流。氢气和空气的混合只在排气管路和排放空间的连接处即排气管路出口位置附近发生，这样只要有足够流量和流速的空气从这个位置流过，就可以将没有燃爆危险的纯的氢气快速稀释成氢浓度低于爆炸极限的混合气体，另外，这个压力差将储罐下部的次氯酸钠溶液经过浸没于液面下的出液管路入口注入出液管路，并通过出液管路和其出口将溶液输送到需要的位置。

本发明中安装在排气管路上的受液位控制的排气阀可以有多种方案，优选方案是采用一个位于储罐内排气管路入口处的浮球阀，当罐内液位下降时浮球阀打开或调大开度使排气量增大，当罐内液位上升时浮球上升调小开度或关闭阀门使排气量减小或停止排气，该过程维持了罐内液面的基本稳定。另外一种方案是：有液位传感器将信号传递给一个控制器，控制器通过控制安装在排气管路上的电动阀或电磁阀的开关或开度来保持储罐内液面的位置的基本稳定，当罐内液位下降时控制器打开或调大阀门开度使排气量增大，当罐内液位上升时控制器调小阀门开度或关闭阀门。

本发明中利用电解槽流出的气液混合体本身的压力及储罐的耐压能力，将次氯酸钠溶液通过出液管路直接输送到需要的位置，本发明中称该位置为投加点，当投加点是有待处理水体流经的管路或容器时，本发明中的装置就可直接完成次氯酸钠消毒剂的投加，当投加点的压力大于气液混合体本身的压力时次氯酸钠溶液是无法输送出去的，但在很多情况下气液混合体的压力是大于投加点压力的，这种情况下虽然没有安装专门的投加泵也能同样完成溶液的投加功能。当投加点不止一个或投加点压力不同时，只要简单的增加出液管路的根数适当的增加低压投加点对应出液管路的阻力就可同时为多个投加点输送次氯酸钠溶液，另外为了防止出液管路中液体的回流可以在管路上安装单流阀，在氢气排放过程中为了保证不会有外部环境中常压的空气进入储罐形成有燃爆危险的混合气体就要让罐内的压力大于大气压力，储罐的压力大于0.02mpa是能够使外部空气在排气阀门打开的情况下也无法进入罐内的，罐内压力越高，就越能保证不会有空气进入储罐，如果将储罐的压力保持在0.04mpa以上就能进一步保证不会有外部空气的回流，投加点和储罐是由出液管路相连的，储罐的压力略高于投加点的压力，要保证储罐的压力大于0.02mpa或0.04mpa就要保证投加点的压力为足够高的正压，当投加点的压力可能为常压或负压的时候需要增加投加点的位置高度以提高投加点的压力，或者增加出液管路的阻力以提高储罐内的压力，确保储罐内的压力为可靠的正压是装置运行的重要条件。

本发明中的排放空间是指有足够流量和流速的空气流过的空间，足够流量和流速的空气使得排气管路排出的氢气被快速的稀释为低浓度的不能点燃的混合气体，注意氢气和空气混合过程中总有一定体积的混合气体中氢浓度是处于爆炸极限范围内的，但只要让这个过程足够的迅速就可以使处于爆炸极限范围内的混合气体的体积很小不可能燃爆，从安全的角度看就是确保了过程中没有燃爆极限范围内的混合气体，注意这里所说的足够流量和流速的空气是相对与于氢气的排放量，小型的次氯酸钠发生器产生的氢气量是很小的，敞开空间中空气的自然对流和扰动都足以使排出的氢气快速变为无害的混合气体。

本发明提供的装置利用储罐的正压状态避免了外部空气进入罐内形成可燃爆混合气体的可能，通过排气阀门将氢气可控的排入排放空间，并利用排放空间中足够流量和流速的空气将氢气安全地稀释并排放，确保了氢气排放过程的安全。本发明提供的装置在气液混合体的压力大于投加点压力的情况下，只使用出液管路就可将次氯酸钠溶液输送到需要的位置，和现有技术中使用投加泵的方案相比简化了系统、降低了成本。

附图说明

图1是本发明中一种排气阀为储罐内浮球阀时装置的结构图。

图2是本发明中一种排气阀为控制器控制下的电动针阀时装置的结构图。

图3是本发明中一种排气阀为控制器控制下的电磁阀时装置的结构图。

具体实施方式

参照图1，储罐1为耐腐蚀塑料材质的密封承压结构的容器，它可以通过粘接、焊接或有密封结构的机械连接的方法得到，由次氯酸钠发生器的电解槽流出的气液混合体11通过储罐上的气液混合体入口2流入储罐内，在重力的作用下氢气分离聚集在储罐的上部，次氯酸钠溶液处于储罐的下部，风机13将空气通过风管吹送到室外，这时有足够风量和风速的风管内的空间就是排放空间5，排气管路4的出气口位于风管内，它另外一端的进气口位于储罐1内。本实施例中，受液位控制的排气阀7为安装在排气管路4的进气口上的浮球阀，出液管路3上安装有单向阀10，其进口位于储罐内液面以下，另一端的出口8连接在一个有待处理水体流经的管道12上，管道12内的压力为0.02-0.2mpa，为次氯酸钠发生器的电解槽供水的自来水的压力大于0.2mpa。气液混合体在自来水压力作用下注入储罐1，储罐内的压力会逐渐上升到高于管道12内压力的状态，次氯酸钠溶液在压差的作用下经出液管路3、单向阀10和出口8注入管道12为水体消毒，在浮球阀打开时储罐1内正压的氢气经排气管路4排入风管，因为储罐1内的压力为大于0.02mpa的正压，不会有空气的回流。排气管路4和储罐1内空间中的氢气都是没有被点燃可能的高浓度氢气，风管中足够流量和风速的空气将排入的氢气快速地吹散成无害的低浓度混合气体，实现了对氢气的安全排放。

图2所示为另一种结构的装置，它和图1所示装置的不同之处：一是其中受液位控制的排气阀7为安装在储罐1外部排气管路4上的电动针阀，控制器9接受液位传感器6的信号并根据液位的高低控制电动针阀的开关和开度以保持储罐1内液面的基本稳定，本例中液位传感器6是一个超声波液位传感器；二是排放空间5是建筑通风系统中的排风风道14围成的空间，排风风道14中有足够流量和风速的空气通往室外；三是出液管路3上没有其它阀门，其出液口安装在距储罐1上部5米处的高位水槽15的底部，工作时只要为次氯酸钠发生器电解槽供水的自来水的压力大于高位水槽15中液面高度对应的静态压力，就可以将罐内溶液经出液管路3、出口8注入有待处理水体流经的高位水槽15中，过程中可能会有短时的溶液回流状况，但这并不影响溶液被注入水体的总效应，高位水槽15的静态压力使得储罐处于可靠正压状态，电动针阀打开时氢气在无回流的状态下排入排放空间5，在其中被快速的稀释成氢浓度低于爆炸极限的混合气体。

图3所示是一个小型次氯酸钠发生器电解槽配用的装置，它和附图1所示装置的不同之处：一是其中受液位控制的排气阀7为安装在储罐1外部排气管路4上的电磁阀，控制器9接受液位传感器6的信号并根据液位的高低控制电磁阀的开关以保持储罐1内液面的基本稳定，本例中液位传感器6是一个有高低液位指示的浮子开关；二是排放空间5只是一敞开的空间；三是次氯酸钠溶液需要输送到的位置是一个放置于地面的常压塑料桶17，这时为了保证储罐1工作在正压状态下，将出液管路3的后半段举高保持其最高点16高出储罐1所处位置3米以上，这样最高点16造成的水头静压使得储罐1内压力大于0.02mpa，工作时只要为次氯酸钠发生器的电解槽供水的自来水的压力够高，装置就能将次氯酸钠溶液通过出液管路3、单流阀10和最高点16输送到塑料桶17中，能在电磁阀打开时将储罐1上部的氢气输送到作为排放空间5的敞开空间，因小型次氯酸钠发生器电解槽产生的氢气量很少，敞开空间中空气的对流扰动强度足以将排入的少量氢气快速稀释成浓度低于爆炸极限的混合气体。