[发明专利]水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法

说明书

本发明公开了一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法，其中水电解制氢自动充氮控制系统包括：充氮管路组，包括主管路和并联接入主管路的排空管路、用于向氢侧气液处理器中充氮的第一管路、和用于向氧侧气液处理器中充氮的第二管路，主管路的输入段中设置有气动球阀，排空管路中设置有排空电磁阀，第一管路中设置有第一电磁阀，第二管路中设置有第二电磁阀；控制柜，分别与气动球阀、排空电磁阀、第一电磁阀和第二电磁阀电连接；其中，控制柜能根据接收到的信号分别控制气动球阀、排空电磁阀、第一电磁阀和第二电磁阀的工作状态以分别实现向主管路、第一管路和第二管路充氮，和利用排空管路进行氮气排空的功能。

技术领域

本发明涉及水电解制氢技术领域，尤其涉及一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法。

背景技术

相比于光解水、热化学制氢等行业，水电解制氢技术成熟、无污染，且氢气纯度较高，所含杂质较少，设备操作简单。该技术适用于化工、冶金、电子、航天等行业。国内大多数制氢厂家采用电解槽作为水电解的核心部件，所产生的氢气、氧气分别进入氢氧气液处理器进行分离等。为保证人身以及制氢设备本身安全、国内多数厂家采用氮气对整个控制系统进行开机前多次置换，充氮至压力5公斤，通过氢、氧侧手动放空阀进行氮气排空至压力2公斤，为保证在整个置换过程中氢、氧分离器液位保持平衡，需至少2人进行配合，操作具有一定的专业性、复杂性，极易误操作，轻则造成氢氧液位偏差较大，无法正常开机，重则会造成设备氢侧或氧侧管路喷碱，对设备核心元件造成一定的损坏，不仅产生较大的经济损失，严重时还会造成人员伤亡，埋下很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法，用以解决现有设备单人操作性难、且易因误操作造成设备损坏、人员伤亡等难题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种水电解制氢自动充氮控制系统，包括：充氮管路组，包括主管路和并联接入所述主管路的排空管路、用于向氢侧气液处理器中充氮的第一管路、和用于向氧侧气液处理器中充氮的第二管路，所述主管路的输入段中设置有气动球阀，所述排空管路中设置有排空电磁阀，所述第一管路中设置有第一电磁阀，所述第二管路中设置有第二电磁阀；控制柜，分别与所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀电连接；其中，所述控制柜能根据接收到的信号分别控制所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的工作状态以分别实现向所述主管路、所述第一管路和所述第二管路充氮，和利用所述排空管路进行氮气排空的功能。

本发明还提供了一种自动充氮控制方法，用于水电解制氢，利用前述的水电解制氢自动充氮控制系统执行如下步骤：基于所述控制柜接收到目标信号，所述控制柜控制所述气动球阀切换至打开状态以向所述主管路中充氮；经过预设时间后，所述控制柜控制所述第一电磁阀切换至打开状态以向所述氢侧气液处理器中充氮并观察所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器之间的氢氧液位差；基于所述氢氧液位差满足第一预设条件，所述控制柜控制所述第二电磁阀切换至打开状态以使所述氢氧液位差满足第二预设条件；持续检测所述自动充氮控制系统中的压力状态；基于所述压力状态满足第三预设条件，所述控制柜控制所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器中的放空球阀打开以将氮气排出，基于所述压力状态满足第四预设条件，所述控制柜控制所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器中的放空球阀关闭以形成一个充氮进程；按照预设循环次数循环执行所述充氮进程以完成自动充氮。

优选的，其中，在初始状态下，所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均为关闭状态。

优选的，其中，所述预设时间不少于5秒。

优选的，其中，所述氢氧液位差满足第一预设条件为所述氢氧液位差不低于5毫米。

优选的，其中，所述氢氧液位差满足第二预设条件为所述氢氧液位差低于5毫米。

优选的，其中，所述压力状态包括压力值和所述压力值的持续时长。