一种水电解制氢自动充氮置换装置的制作方法

1.本实用新型涉及水电解制氢技术领域，具体是涉及一种水电解制氢自动充氮置换装置。


背景技术：

2.碱性水电解制氢装置设有两个气体分离器，分离器工作状态下下半部充满碱液，上半部充满气体。电解槽电解产生的氢气随碱液进入氢分离器，电解产生的氧气随氧进入氧分离器。电解槽每个小室内阳极和阴极中用隔膜隔开，水与离子可以通过隔膜，气体不能通过隔膜，且隔膜对两侧压差非常敏感，故氢分离器与氧分离器底部通过联通管连接，两侧液位差即为电解槽隔膜所受的压差。且分离器内碱液有液封的作用。
3.在水电解制氢前，需要对存储氢气和氧气的容器内部的空气进行排出，否则氢气或氧气与空气混合后，引燃容易造成爆炸。因此，有必要对存储氢气和氧气的容易进行置换，将空气置换为惰性气体氮气。
4.制氢设备较长时间不运行时，为了防止因后端阀门内漏等因素引起两侧液位变换导致氢气/氧气通过联通管进入另一侧分离器，导致氢氧混合爆炸产生危险；设备需要检修时，也需要将设备中的氢气/氧气置换为惰性气体氮气。
5.常规使用的氮气置换装置，设置较为简单，由一个止回阀和一个截止阀构成，设置在平横管上，仅靠一根管进行置换，需要现场人工操作，且为了维持两侧液位平衡，需要控制很慢的充氮速度(每次充氮需要数个小时)，如果液位差过大还需要手动调整氢氧出口旁通阀放空，否则，某侧液位归零氢气/氧气会通过联通管进入另一侧容器，氢氧混合发生危险。随着设备自动化程度不断提供，这种传统的充氮方式已经不适合设备的运行要求。
6.为解决上述问题，有必要提供一种水电解制氢自动充氮置换装置。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，提供一种水电解制氢自动充氮置换装置，本技术方案解决了上述背景技术中提出的常规使用的氮气置换装置，设置较为简单，由一个止回阀和一个截止阀构成，设置在平横管上，需要现场人工操作，且为了维持两侧液位平衡，需要控制很慢的充氮速度(每次充氮需要数个小时)，如果液位差过大还需要手动调整氢氧出口旁通阀放空，否则，某侧液位归零氢气/氧气会通过联通管进入另一侧容器，氢氧混合发生危险的问题。
8.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
9.一种水电解制氢自动充氮置换装置，包括氮气进口和管道，所述氮气进口通过管道连通有止回阀，止回阀通过管道连通有两个流量计，连通止回阀和流量计的管道分叉设置为两路，流量计通过管道连通有电磁阀，电磁阀通过管道连通有减压器，左侧所述减压器通过管道连通有氧分离器，右侧所述减压器通过管道连通有氢分离器，氢分离器和氧分离器内部下方均填充有碱性液体。
10.优选的，所述氧分离器和氢分离器均设置在电解槽后，氧分离器和氢分离器内部中空，氧分离器和氢分离器底部与电解槽气碱出口连通。
11.优选的，所述电解槽内部设置多个极板，电解槽极板一侧为阳极，电解槽内部极板另一侧为阴极，氧分离器设置在阳极汇集的出口后，氢分离器设置在阴极汇集的出口后。
12.优选的，所述电解槽内部充满碱性液体。
13.优选的，所述氧分离器和氢分离器底部之间固定连接有连通管。
14.优选的，所述氧分离器左侧固定连接有调节阀组，氢分离器右侧固定连接有调节阀组。
15.与现有技术相比，本实用新型提供了一种水电解制氢自动充氮置换装置，具备以下有益效果：
16.通过设置两个减压器、两个电磁阀和两个流量计，使用时，只需要远传信号控制充氮自动阀门开启，使得氮气从氮气进口进入装置，系统压力达到设定值a后，关闭自动充氮阀门，通过节流装置(减压器等)可以调节两侧流量，调试时可通过流量计示数调节节流装置(减压器等)使两侧流量相等，从而保证氧分离器和氢分离器中的液位差保持在合适范围，避免氧气和氢气的混合，同时，不需要刻意减缓氮气进入的速度，使得置换的速度可以得到保证，另外，该装置可以远传自动控制，无需现场操作，一键自动完成充氮置换操作，提高设备自动化程度，减少了因人员误操作产生的风险。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型的电解槽结构示意图。
19.图中标号为：
20.1、止回阀；2、减压器；3、电磁阀；4、流量计；5、管道；6、氧分离器；7、氮气进口；8、氢分离器；9、连通管；10、碱性液体；11、电解槽；12、调节阀组。
具体实施方式
21.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
22.参照图1-2所示，一种水电解制氢自动充氮置换装置，包括氮气进口7和管道5，所述氮气进口7通过管道5连通有止回阀1，止回阀1通过管道5连通有两个流量计4，连通止回阀1和流量计4的管道5分叉设置为两路，流量计4通过管道5连通有电磁阀3，电磁阀3通过管道5连通有减压器2，左侧所述减压器2通过管道5连通有氧分离器6，右侧所述减压器2通过管道5连通有氢分离器8，氢分离器8和氧分离器6内部下方均填充有碱性液体10；
23.通过远程信号控制电磁阀3同时打开实现两侧同时同速充氮，使得氮气从氮气进口7充入装置中，氮气经过止回阀1，止回阀1用于防止分离器中的液体回流至氮气系统，减压器2的压力控制，通过调节减压器2使两侧流量保持相同，并处以一个合理且较快的流速下，由此保证两侧同时充氮时压力相同，氧分离器6和氢分离器8的液位大致相等，从而不会发生氢气和氧气的混合，氮气通过管道5进入到氧分离器6和氢分离器8中，当氧分离器6和氢分离器8内部压力达到给定值b时，将氧分离器6和氢分离器8的调节阀组12打开，使得内
部空气从调节阀组12排出，当氧分离器6和氢分离器8内部压力达到给定值c时，关闭调节阀组12，从而可以对氧分离器6和氢分离器8内部空气置换，自动循环上述操作三次，完成充氮置换过程。
24.具体的，氧分离器6和氢分离器8均设置在电解槽11后，氧分离器6和氢分离器8内部中空，氧分离器6和氢分离器8底部与电解槽11气碱出口连通。
25.电解槽11内部设置多个极板，电解槽11极板一侧为阳极，电解槽11极板另一侧为阴极，氧分离器6设置在阳极汇集的出口后，氢分离器8设置在阴极汇集的出口后。
26.电解槽11内部充满碱性液体10。
27.氧分离器6和氢分离器8底部之间固定连接有连通管9。
28.氧分离器6左侧固定连接有调节阀组12，氢分离器8右侧固定连接有调节阀组12。
29.本实用新型的工作原理及使用流程：通过设置两个减压器2、两个电磁阀3和两个流量计4，使用时，只需要远传信号控制充氮自动阀门开启，使得氮气从氮气进口7进入装置，系统压力达到设定值a后，关闭自动充氮阀门，通过节流装置(减压器2等)可以调节两侧流量，调试时可通过流量计4示数调节节流装置(减压器2等)使两侧流量相等，从而保证氧分离器6和氢分离器8中的液位差保持在合适范围，避免氧气和氢气的混合，同时，不需要刻意减缓氮气进入的速度，使得置换的速度可以得到保证，另外，该装置可以远传自动控制，无需现场操作，一键自动完成充氮置换操作，提高设备自动化程度，减少了因人员误操作产生的风险。
30.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。