一种甲醇燃料电池尾气的气液分离器转让专利
申请号 : CN202111523497.1
文献号 : CN114432795B
文献日 : 2022-11-15
发明人 : 周明强 , 刘超
申请人 : 中氢新能技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种甲醇燃料电池尾气的气液分离器,其特征在于,包括:外壳(1)、收集组件和分离组件;所述分离组件和所述收集组件均设置在所述外壳(1)内,所述外壳(1)上设置有进气管(111)、出气管(112)和排液管(131),尾气经由进气管(111)进入所述外壳(1)内,尾气在所述外壳(1)内经所述分离组件将尾气中的液体分离,分离后的气体经由所述出气管(112)排出,分离后的液体经所述收集组件收集后从所述排液管(131)流回燃料箱;
所述外壳(1)包括上壳(11)、分离管(12)和下壳(13);所述上壳(11)和所述下壳(13)分别设置在所述分离管(12)的上、下两端,所述分离组件设置在所述上壳(11)的内顶部并延伸至所述分离管(12)内,所述收集组件设置在所述下壳(13)内,所述进气管(111)和所述出气管(112)均与所述上壳(11)连通,所述出气管(112)与所述上壳(11)的连通处位于所述分离组件内,所述排液管(131)设置在所述下壳(13)上并与所述收集组件连通;
所述分离组件包括加压管(2)、分水轮(3)和传动轴(4);所述加压管(2)的顶部与所述上壳(11)的底部密闭连接,所述分水轮(3)设置在所述加压管(2)的底部,并且所述分水轮(3)通过所述传动轴(4)与所述上壳(11)连接;
所述加压管(2)的侧壁设置有若干个气口(21),所述气口(21)位于所述分水轮(3)的上方;
所述分离管(12)的内壁设置有若干个螺旋状的螺纹槽,所述螺纹槽的两端位于所述进气管(111)和所述气口(21)之间;
所述分水轮(3)包括上板(31)、下板(32)和若干个扇叶(33);所述上板(31)的底面通过所述扇叶(33)与所述下板(32)的顶面连接,所述上板(31)设置有进气口(311),所述下板(32)设置有连接孔(321),所述进气口(311)的直径大于所述传动轴(4)的直径,并且所述进气口(311)的直径小于所述加压管(2)的内径,所述传动轴(4)通过所述连接孔(321)与所述下板(32)连接,所述扇叶(33)以所述连接孔(321)为中心向所述下板(32)的边缘处变径延伸;
所述扇叶(33)的端部设置有稳流槽(34),所述稳流槽(34)位于所述上板(31)的外缘与所述扇叶(33)顶部的连接处;
所述收集组件包括支撑管(5)、液压管(6)、漏斗(7)和定量隔离器(8);所述支撑管(5)和所述液压管(6)均设置在所述下壳(13)的内底面上,并且所述液压管(6)位于所述支撑管(5)内,所述支撑管(5)通过密封圈(9)与所述下壳(13)的内壁密封连接,所述支撑管(5)的侧壁上设置有排水口,所述漏斗(7)设置在所述支撑管(5)的顶部并将所述支撑管(5)的顶部密封,所述定量隔离器(8)设置在所述漏斗(7)的底部并与所述漏斗(7)连通,所述定量隔离器(8)延伸至所述液压管(6)的内部。
2.根据权利要求1所述的甲醇燃料电池尾气的气液分离器,其特征在于,所述上壳(11)的内顶面设置有安装槽,所述安装槽位于所述加压管(2)内,所述传动轴(4)设置在所述安装槽的顶面,所述出气管(112)与所述安装槽连通。
3.根据权利要求1所述的甲醇燃料电池尾气的气液分离器,其特征在于,所述定量隔离器(8)包括上盖(81)、下盖(82)、限位盖(83)、弹性件(84)和密封塞(85);所述上盖(81)与所述下盖(82)插接,并且所述上盖(81)的底面与所述下盖(82)的内底面抵接,所述限位盖(83)设置在所述上盖(81)内,所述密封塞(85)设置在所述限位盖(83)的顶部,所述弹性件(84)的两端分别与所述限位盖(83)的内顶面和所述下盖(82)的内底部连接;
所述上盖(81)的顶面与所述漏斗(7)的底部连通,所述密封塞(85)将所述漏斗(7)和所述上盖(81)的连通处密封,所述上盖(81)的内壁设置有若干个通液槽(811),所述通液槽(811)位于所述上盖(81)的底部并且所述通液槽(811)的高度大于所述限位盖(83)的高度;
所述限位盖(83)的内顶面设置有限位管(831),所述弹性件(84)的一端设置在所述限位管(831)内,所述限位管(831)和所述限位盖(83)的底部均设置有若干个排液孔(832);
所述下盖(82)的内底面设置有限位柱和液压孔(821),所述弹性件(84)的另一端设置在所述限位柱的外侧壁上,所述限位柱由若干个挡板(822)组成,所述挡板(822)环绕设置在所述液压孔(821)的四周,所述液压孔(821)与所述液压管(6)的内部连通。
说明书 :
一种甲醇燃料电池尾气的气液分离器
技术领域
背景技术
生尾气,而尾气为气、液混合物并含有大量的水,由于甲醇燃料电池的工作温度高,其尾气
中的水处于水蒸气的状态并随着尾气被一同排放,导致尾气中的水没有被回收利用造成浪
费。
发明内容
关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
所述外壳上设置有进气管、出气管和排液管,尾气经由进气管进入所述外壳内,尾气在所述
外壳内经所述分离组件将尾气中的液体分离,分离后的气体经由所述出气管排出,分离后
的液体经所述收集组件收集后从所述排液管流回燃料箱。
述收集组件设置在所述下壳内,所述进气管和所述出气管均与所述上壳连通,所述出气管
与所述上壳的连通处位于所述分离组件内,所述排液管设置在所述下壳上并与所述收集组
件连通。
动轴与所述上壳连接。
直径大于所述传动轴的直径,并且所述进气口的直径小于所述加压管的内径,所述传动轴
通过所述连接孔与所述下板连接,所述扇叶以所述连接孔为中心向所述下板的边缘处变径
延伸。
管通过密封圈与所述下壳的内壁密封连接,所述支撑管的侧壁上设置有排水口,所述漏斗
设置在所述支撑管的顶部并将所述支撑管的顶部密封,所述定量隔离器设置在所述漏斗的
底部并与所述漏斗连通,所述定量隔离器延伸至所述液压管的内部。
盖内,所述密封塞设置在所述限位盖的顶部,所述弹性件的两端分别与所述限位盖的内顶
面和所述下盖的内底部连接;
所述通液槽的高度大于所述限位盖的高度;
述液压孔与所述液压管的内部连通。
二次循环利用,将尾气中的水回收利用,避免造成尾气中的气态水浪费,回收的水后可以再
加入到燃料箱中提高燃料携带能力,同时也可以对阳极端进行净化,有利于提高重整器中
的燃烧效率,同时收集组件除了可以进行液体的收集和回收,还可以进行密封操作,避免尾
气从收集组件反向进入到收集用的水箱中造成收集的水体二次污染。
所理解。
附图说明
支撑管、6液压管、7漏斗、8定量隔离器、81上盖、811通液槽、82下盖、821液压孔、822挡板、83
限位盖、831限位管、832排液孔、84弹性件、85密封塞、9密封圈。
具体实施方式
上设置有进气管111、出气管112和排液管131,尾气经由进气管111进入所述外壳1内,尾气
在所述外壳1内经所述分离组件将尾气中的液体分离,分离后的气体经由所述出气管112排
出,分离后的液体经所述收集组件收集后从所述排液管131流回燃料箱。
的气体经由分离组件到达出气管112并被排出,分离出的液体则会进入到收集组件中,在收
集组件中的液体积攒到相应的量的时候会从外壳1的排液管131排出,从而实现尾气的气液
分离、收集和排放。
二次循环利用,将尾气中的水回收利用,避免造成尾气中的气态水浪费,回收的水后可以再
加入到燃料箱中提高燃料携带能力,同时也可以对阳极端进行净化,有利于提高重整器中
的燃烧效率,同时收集组件除了可以进行液体的收集和回收,还可以进行密封操作,避免尾
气从收集组件反向进入到收集用的水箱中造成收集的水体二次污染。
并延伸至所述分离管12内,所述收集组件设置在所述下壳13内,所述进气管111和所述出气
管112均与所述上壳11连通,所述出气管112与所述上壳11的连通处位于所述分离组件内,
所述排液管131设置在所述下壳13上并与所述收集组件连通。
进行液体的预分离,然后经由分离组件进行分离后从上壳11排出,而分离后的液体则可以
在重力的作用下沉降并收集在下壳13的收集组件中,排液管131设置在下壳13上可以方便
收集的液体从收集组件排出。
水轮3通过所述传动轴4与所述上壳11连接。所述上壳11的内顶面设置有安装槽,所述安装
槽位于所述加压管2内,所述传动轴4设置在所述安装槽的顶面,所述出气管112与所述安装
槽连通。所述加压管2的侧壁设置有若干个气口21,所述气口21位于所述分水轮3的上方。所
述分离管12的内壁设置有若干个螺旋状的螺纹槽,所述螺纹槽的两端位于所述进气管111
和所述气口21之间。
对尾气内的水进行初期的离心分离,当尾气到达气口21之后会从气口21进入至加压管2内,
由于气口21的直径较小,会给进入加压管2内的尾气提供加速加压的效果,进入加压管2之
后的尾气会带动分水轮3以传动轴4为旋转轴进行转动,并且在分水轮3转动的同时再次对
尾气进行离心作用,经过分水轮3离心的尾气会再次通过气口21进入加压管2内,因为气口
21位于分水轮3的上方,在分水轮3被尾气带动旋转之后,便会在气口21和分水轮3之间形成
负压区,进而使得从气口21处进入的高压尾气大部分会被分水轮3吸出,因为气口21进入的
尾气有的撞击在加压管2的内壁上,有的与相对的气口21进入的尾气对撞,随着分子间作用
力突然增加,使得气态的水会出现相变转变为液态水,在重力作用下含液态水的尾气便会
下沉被分水轮3吸收并进行分离,而不含水或含水较少的尾气则会向上进入安装槽并从出
气管112排出。
避免气体乱撞并强迫气体在加压管2和分离管12之间旋转,从而可以使尾气进行初步气液
分离,之后通过气口21减小尾气进入加压管2的通过面积,从而使进入加压管2内的尾气可
以加速、加压,并利用高速气体之间的相互碰撞增加尾气中分子间的作用力,进而使得气态
水发生相变转换为液态水,并将进入加压管2内的气体进行分层,带有液态水的尾气受重力
和密度的作用会位于干燥的尾气的下层,所以带有液态水的尾气很容易会被分水轮3吸入
并进行气液分离,并且在高压高速气体的作用下,分水轮3不需要额外的动力源便可以进行
转动实现气液分离。
32设置有连接孔321,所述进气口311的直径大于所述传动轴4的直径,并且所述进气口311
的直径小于所述加压管2的内径,所述传动轴4通过所述连接孔321与所述下板32连接,所述
扇叶33以所述连接孔321为中心向所述下板32的边缘处变径延伸。所述扇叶33的端部设置
有稳流槽34,所述稳流槽34位于所述上板31的外缘与所述扇叶33顶部的连接处。
动,由于扇叶33是以连接孔321为中心向外变径螺旋延伸,所以尾气在流动的时候会推动扇
叶33,进而推动分水轮3以传动轴4为旋转轴进行旋转,尾气在高速选旋转的扇叶33的边缘
处,相邻的气流通道之间可以通过稳流槽34进行串流,从而使从扇叶33的边缘流出时可以
形成环形向外扩张的气流,而非断断续续的气流,液态水经过离心作用和对分离管12内壁
的撞击会被从尾气中分离出来并进入收集组件,分离后的气体则会再次从气口21进入到加
压管2内。
叶33有效推动,从而避免气流通道之间的尾气相互连通造成对扇叶33的反向压迫,降低分
水轮3的转速,在扇叶33的终端设置有稳流槽34,使尾气可以在被甩出前进行串流,避免甩
出的尾气因断断续续而出现紊流的情况。
撑管5内,所述支撑管5通过密封圈9与所述下壳13的内壁密封连接,所述支撑管5的侧壁上
设置有排水口,所述漏斗7设置在所述支撑管5的顶部并将所述支撑管5的顶部密封,所述定
量隔离器8设置在所述漏斗7的底部并与所述漏斗7连通,所述定量隔离器8延伸至所述液压
管6的内部。
随着液压管6内的液体越来越多,定量隔离器8开始可以进行液体的定量释放和对尾气的隔
离,液压管6内的液体在收集满后会从液压管6内溢出至支撑管5内,并从支撑管5上的排水
口排出。
离器8提供液压支持,从而控制每次的排水量并且保证尾气不会泄漏至收集组件内。
接,所述限位盖83设置在所述上盖81内,所述密封塞85设置在所述限位盖83的顶部,所述弹
性件84的两端分别与所述限位盖83的内顶面和所述下盖82的内底部连接;
述上盖81的底部并且所述通液槽811的高度大于所述限位盖83的高度;
液压孔821的四周,所述液压孔821与所述液压管6的内部连通。
壁向下移动,限位盖83会向下压迫弹性件84,直至限位盖83的底部与下盖82的内底部抵接,
此时弹性件84处于压缩受力状态,此时液体会进入上盖81内,并经由上盖81侧壁的通液槽
811流经限位盖83和限位管831底部的排液孔832到达限位柱,然后经由挡板822之间的缝隙
进入液压孔821,并最终到达液压管6,因为液压孔821位于液压管6的内部,当液压管6内的
液体超过液压孔821的高度后会形成水封并给定量隔离器8提供水压进行定量排水和尾气
的密封,当漏斗7内的液体排放到一定量时,弹性件84会恢复原状并将限位盖83推回直至密
封塞85将上盖83和漏斗7的连通处密封。
每次的排液量,同时通过调节排液量使得漏斗7内会持续存在液体对上盖81和漏斗7的连通
处进行水封,从而避免尾气从定量隔离器8进行泄漏,造成收集的水体二次污染。
气排放的速度V1,然后出气管112通过流量控制器对排出的尾气速度V2进行监测,为了保证
尾气可以在分水轮3处多次进行离心处理,所以需要保证V2
对出气管112的排气量进行调整,通过调整出气管112的排气量便可以控制分水轮3处进入
的尾气量,在对流量控制器的状态指数进行计算之前,由于尾气中含有液体,所以需要先对
尾气的锈蚀系数进行计算,通过
为尾气中液体的PH值;e为自然常数,取值2.72;ln为自然对数;τ为标准PH值,通常取值为7;
器的尾气的压强;B为流量控制器的维氏硬度;g为重力加速度;π为圆周率,通常取3.14。
气管111进气的速度相同时,本气液分离器完全没有进行正常运转,此时计算出的状态指数
β1为极限值,只要流量控制器的状态指数维持在(0,β1)即可,当状态指数超过β1时,流量控
制器启动对出气管112的尾气排放进行限流,从而强制使尾气经过分水轮3进行分离,由此
可以保证本气液分离器不会空转,并且可以根据需要将状态指数β的极值进一步缩小,从而
提高本装置气液分离的效率。
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限
于特定的细节与这里示出与描述的图例。