[发明专利]一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统

说明书

本申请涉及电解水制氢生产系统领域，具体公开了一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统，采用辅助加热器对循环碱液加热，不使用储热桶储存而外的换热介质，减少综合热管理系统工作稳定性的不良影响因素；综合换热器兼具将氢气中回收热量、氧气中回收热量统合和加热再分配换热器所用热流体两个作用，利于综合换热器内储热仓的储热介质工作初期即存储能量，在综合加热器传热温差值减小时，释放能量，缓和温差值导致传热效率降低对循环碱液加热效果的影响，提高综合热管理系统工作稳定性，并减少生产过程中参数错误报警的可能。

技术领域

本申请涉及电解水制氢生产系统，更具体地说，它涉及一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统。

背景技术

电解水制氢其为在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。当前生产过程中为提高水的离子导电率以及减少电解水制氢过程中其他杂离子的干扰，一般其电解液采用碱液（NaOH溶液），其工艺和生产系统称为碱性电解水制氢工艺及其系统。

同时目前大型碱性电解水制氢过程中由于制取量大、电解过程中对碱液的加热，使得两个电极分别采出的氢气气相和副产品氧气气相具体体积流量大、夹带有碱液液雾、高温的特性。一方面为对所得氢气、氧气分离碱液提纯，另一方面回收氢气气相和氧气气相中的热量，故会大型碱性电解水制氢配置有热管理系统。

例如在氢气气相、氧气气相进行气液分离前使用换热其进行换热回收热量，冷凝氢气气相、氧气气相中的水蒸气，便于氢气、氧气的提纯，另一方面将回收的热量加热由气液分离回收的循环碱液。并且该系统还对高功率电解水制氢过程中多余的回收热量，即在气相回收热量在满足循环碱液加热所需热量外的多余热量，进行收集，将多余的较高温度的换热介质储存于储热罐中。

发明人研究发现其仍存在有不足之处，由于将氢气中回收热量、氧气中回收热量统合，并通过多次传递以加热循环碱液，受氢气氧气的流量、含水量在电解过程中周期性小范围波动，回收热量对循环碱液加热效果亦存在波动；另一方面储热罐储在高功率电解过程中储存较高温度的换热介质，储存过程中对氢气气相、氧气气相间接换热回收热量的换热管路中换热介质的量不断减少，需要补充换热介质，补充的换热介质温度与流出换热介质的温度不符，使换热系统波动，且该系统波动还会影响到采出至储热罐内的换热介质温度，形成反馈循环，导致换热系统温度波动时间增长、加热稳定性降低，工况动态平衡难。

并且低功率电解时将较高温度的换热介质接入原有对循环碱液加热的换热管路中进行辅助加热，但增加后的换热介质体积必然与原有管道储量不符，多余的换热介质必然需要有所储存装置，辅助加热的使用时间受储热罐大小限制，储热罐内原有较高温度的换热介质使用完毕后无法在进行辅助加热，对生产继续造成阻碍，并且过大的储热罐使得设备成本、换热介质用量成本以及保温成本大为提高。

发明内容

为了提高碱性电解水装置综合热管理系统回收热量加热效果稳定性，本申请提供一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统。

本申请提供一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统，采用如下的技术方案：

一种大型碱性电解水制氢装置的综合热管理系统，包括碱性电解水制氢单元、热量回收单元、热量再分配单元、气相处理单元和液相循环单元，

所述碱性电解水制氢单元包括电解槽，所述电解槽设有液碱循环进口；

所述气相处理单元包括氢气气液分离器，氧气气液分离器；

所述电解槽与氢气气液分离器之间连接有氢气采出管段，所述电解槽与氧气气液分离器之间连接有氧气采出管段；

所述热量回收单元包括综合换热器、安装于氢气采出管段上的氢气热量回收换热器和安装于氧气采出管段上的氧气热量回收换热器；