本发明涉及气体循环加热，尤其涉及一种气体循环系统及其控制方法。
背景技术：
1、在高温燃料电池或高温电解池中，为提高高温燃料电池的氢气利用率或维持高温电解池的还原性气氛，一般采用配置氢气循环系统的方法，将未完全利用的氢气或电解制备的氢气进行循环，并加热至合适的温度，重新输送至高温燃料电池或高温电解池的氢电极前的配气供给端。
2、对于高温燃料电池或高温电解池，为了保证其入口处的温度能够达到正常工作的需求，现有的氢气循环系统设置有电加热设备，以对氢气进行加热升温。由于氢气为可燃气体，上述直接对氢气进行电加热的方式存在安全隐患。
3、因此，亟需一种气体循环系统及其控制方法，以解决以上问题。
技术实现思路
1、根据本发明的一个方面，目的在于提供一种气体循环系统，该气体循环系统能够避免采用直接加热进行氢气升温的方式，在提升氢气的温度的过程中保证安全性。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、气体循环系统，包括：
4、终端设备，所述终端设备的进口端需通入第一气体，所述第一气体包括水蒸气和氢气或为不同温度混合的氢气，所述终端设备的出口端排出第二气体；
5、混合器，设置于所述终端设备的前端，能够用于不同温度的氢气的混合或用于氢气与水蒸气的混合，以形成所述第一气体；
6、加热器，串联设置于所述混合器的前端，被配置为提升水蒸气的温度；
7、气液换热器，串联设置于加热器的前端，连通于所述终端设备的出口端，液态水能够于所述气液换热器中与所述终端设备的出口端排出的第二气体换热升温；
8、气液分离器，所述气液分离器设置于所述气液换热器的后端，能够分离自气液换热器流出的冷却的第二气体中的液体和氢气；
9、气体换热器和气体流通管路，所述气体流通管路与所述气体换热器并联设置于所述气液分离器与所述混合器之间，所述气液分离器的气体出口流出的氢气能够于所述气体换热器中与所述终端设备的出口端排出的第二气体换热升温，还能够直接通过所述气体流通管路流至所述混合器，所述气体流通管路中流通的氢气的气量能够调节。
10、作为本发明提供的气体循环系统的优选方案，所述气体换热器包括封装外壳、第一管道和第二管道，所述第一管道和所述第二管道均设置于所述封装外壳内；所述第一管道的入口连通所述终端设备的出口端，所述第一管道的出口连通所述气液换热器的气体进口端；所述第二管道的入口连通于所述气液分离器的气体出口，所述第二管道的出口连通于所述混合器；
11、所述第一管道和所述第二管道相互平行并排设置于所述封装外壳中。
12、作为本发明提供的气体循环系统的优选方案，所述第二管道呈螺旋状盘绕于所述第一管道。
13、作为本发明提供的气体循环系统的优选方案，所述第二管道为中空环形圆柱结构，同轴套设于所述第一管道外。
14、作为本发明提供的气体循环系统的优选方案，所述气体换热器包括封装外壳和换热芯体，所述换热芯体包括多个层叠设置的流体通道，部分所述流体通道连通于所述终端设备的出口端和所述气液换热器的气体进口端之间；另一部分所述流体通道连通于所述气液分离器的气体出口和所述混合器。
15、作为本发明提供的气体循环系统的优选方案，所述气体循环系统还包括阀门，所述阀门设置于所述气体流通管路中，所述阀门的开度能够调节，以调节所述气体流通管路中的氢气的气量。
16、根据本发明的另一个方面，目的在于提供一种气体循环系统的控制方法，如上述方案任一项所述的气体循环系统能够采用所述气体循环系统的控制方法进行控制，所述气体循环系统的控制方法包括：
17、s100、判断所述终端设备的进口端的需求温度tn与所述终端设备的出口端排出的第二气体的温度t6的关系；
18、若tn≥t6，进行步骤s200；
19、若tn＜t6，进行步骤s300；
20、s200、增加所述加热器的加热功率，直至所述终端设备的进口端的需求温度tn等于所述混合器的出口温度t4；
21、s300、根据所述终端设备的进口端的需求温度tn与所述混合器的出口温度t4的关系进行所述加热器的加热功率的调控和通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量的调节。
22、作为本发明提供的气体循环系统的控制方法的优选方案，步骤s300包括：
23、判断所述终端设备的进口端的需求温度tn与所述混合器的出口温度t4的关系；
24、若tn=t4，退出判断逻辑，保持所述气体循环系统正常循环；
25、若tn＞t4，判断通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量是否为零，若为零，增加所述加热器的加热功率；若不为零，减小通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量；
26、若tn＜t4，判断通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量是否为零；
27、若不为零，增大通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量，若通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量达到气量上限时，且tn＜t4时，则降低所述加热器的加热功率；
28、若通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量为零，根据所述混合器与所述气体换热器连通的入口处的温度t5进行通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量的调节。
29、作为本发明提供的气体循环系统的控制方法的优选方案，“根据所述混合器与所述气体换热器连通的入口处的温度t5进行通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量的调节”包括：
30、判断t5与t4的关系，若t5≥t4，增大通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量，若通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量达到气量上限时，且t5≥t4时，则降低所述加热器的加热功率；
31、若t5＜t4，且t5≤tn，降低所述加热器的加热功率；
32、若t5＜t4，且t5＞tn，增大通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量，若通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量达到气量上限时，t5＜t4且t5＞tn仍然成立，则降低所述加热器的加热功率。
33、作为本发明提供的气体循环系统的控制方法的优选方案，在步骤s200之前，还要进行：
34、s210、监测气液分离器的气体出口和所述混合器之间通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量，保持或调节通过所述气体流通管路流至所述混合器的氢气的气量为零。
35、本发明的有益效果：
36、本发明提供的气体循环系统包括终端设备、混合器、加热器、气液换热器、气液分离器以及气体换热器。该终端设备的进口端需通入第一气体，第一气体包括水蒸气和氢气或为不同温度混合的氢气。该终端设备的出口端排出第二气体。混合器设置于该终端设备的前端，能够用于不同温度的氢气的混合或用于氢气与水蒸气的混合。加热器设置于该混合器的前端，被配置为提升水蒸气的温度。通过上述设置，将加热器设置于该混合器的前端，仅利用加热器对水蒸气进行加热升温，防止其对氢气加热，避免安全隐患。气液换热器设置于加热器的前端，连通于该终端设备的出口端，液态水能够于气液换热器中与终端设备的出口端排出的第二气体换热升温。也就是说，通过上述设置，能够利用终端设备排出的高温废气对液态水进行预热，便于提升后续液态水的加热效率及加快液态水汽化的效率。气液分离器设置于气液换热器的后端，能够分离自气液换热器流出的冷却的第二气体中的液体和氢气，设置有气体流通管路，该气体流通管路与气体换热器并联，气液分离器的气体出口流出的氢气能够于气体换热器中与终端设备的出口端排出的第二气体换热升温，还能够直接通过气体流通管路流至混合器，气体流通管路中流通的氢气的气量能够调节。通过上述设置，能够利用换热的方式对循环的氢气进行升温，避免直接加热氢气使其升温的方式造成安全隐患。
37、本发明提供的气体循环系统的控制方法能够通过对循环氢气的循环和加热器的加热功率的控制，从而实现终端设备入口温度的调节目标，且能够降低加热器的功耗。
1.气体循环系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的气体循环系统，其特征在于，所述气体换热器（60）包括封装外壳（61）、第一管道（62）和第二管道（63），所述第一管道（62）中的介质温度高于所述第二管道（63）中的介质温度，所述第一管道（62）和所述第二管道（63）均设置于所述封装外壳（61）内；所述第一管道（62）的入口连通所述终端设备（10）的出口端，所述第一管道（62）的出口连通所述气液换热器（40）的气体进口端；所述第二管道（63）的入口连通于所述气液分离器（50）的气体出口，所述第二管道（63）的出口连通于所述混合器（20）；
3.根据权利要求2所述的气体循环系统，其特征在于，所述第二管道（63）呈螺旋状盘绕于所述第一管道（62）。
4.根据权利要求2所述的气体循环系统，其特征在于，所述第二管道（63）为中空环形圆柱结构，同轴套设于所述第一管道（62）外。
5.根据权利要求1所述的气体循环系统，其特征在于，所述气体换热器（60）包括封装外壳（61）和换热芯体，所述换热芯体包括多个层叠设置的流体通道，部分所述流体通道连通于所述终端设备（10）的出口端和所述气液换热器（40）的气体进口端之间；另一部分所述流体通道连通于所述气液分离器（50）的气体出口和所述混合器（20）之间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的气体循环系统，其特征在于，所述气体循环系统还包括阀门（80），所述阀门（80）设置于所述气体流通管路（52）中，所述阀门（80）的开度能够调节，以调节所述气体流通管路（52）中的氢气的气量。
7.气体循环系统的控制方法，其特征在于，如权利要求1-6任一项所述的气体循环系统能够采用所述气体循环系统的控制方法进行控制，所述气体循环系统的控制方法包括：
8.根据权利要求7所述的气体循环系统的控制方法，其特征在于，步骤s300包括：
9.根据权利要求8所述的气体循环系统的控制方法，其特征在于，“根据所述混合器（20）与所述气体换热器（60）连通的入口处的温度t5进行通过所述气体流通管路（52）流至所述混合器（20）的氢气的气量的调节”包括：
10.根据权利要求7-9任一项所述的气体循环系统的控制方法，其特征在于，在步骤s200之前，还要进行：
