CN109780891A - 一种快速加氢高压气源温度调节装置 - Google Patents

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苏嘉南
安刚
张震
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Abstract

本发明是一种快速加氢高压气源温度调节装置，具有对高压氢气降温和加热的功能，可在高低温工况通用的70MPa高压盘管式换热器，避免了不同工况下切换换热器的麻烦，本发明适用于加氢站出口70MPa高压氢气换热。主要由储液容器、补液容器、换热盘管、加热装置、加注结构、排液结构、传感器及连通结构组成。高温工况下采用循环水和加热器组合的方式实现，氢气进出口和水箱下部设置温度传感器，根据信号判断何时打开或者关闭阀门以及电加热器；低温工况下采用液氮换热的方式实现，液氮补加采用挤压方式进行补液，根据温度传感器信号判断何时打开或者关闭阀门。本发明传热效率高，可靠性高，结构紧凑，稳定性好，具有广阔的应用前景。

Description

一种快速加氢高压气源温度调节装置
技术领域
本发明属于换热技术领域，涉及到气源温度调节装置，是一种高低温工况通用的快速加氢高压气源温度调节装置。
背景技术
气源温度调节装置是一种轻工行业的通用设备，为换热器的一种，是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到要求的热量交换设备，是化工，石油，动力，食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
盘管式热交换器就属于间壁式换热器的一种，其特点为结构简单，能承受高压，可适用于加氢站70MPa高压工况，应用亦方便(可根据需要更改管段数目)。特别是由于盘管式换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，在加氢站的70MPa高压工况中得到了广泛应用。
发明内容
本发明是基于热交换原理，进行高低温工况下换热的高压换热装置。具有对高压氢气降温和加热的功能。降温采用液氮换热的方式；加热采用电加热器和循环水组合的方式。换热器管内流动高压氢气，管外为换热介质。本装置由储液容器、补液容器、换热盘管、加热装置、加注结构、排液结构、传感器及连通结构组成。所述储液容器为通过发泡保温材料绝热处理后的钢材真空储罐；所述补液容器为通过发泡保温材料绝热处理后的小型钢材真空储罐；所述加注结构已在加注口设置有气控低温阀；所述换热盘管为316I不锈钢蛇形盘管，适用于70MPa高压氢气；
所述气源温度调节装置试用工况分为高温与低温工况。
所述一种快速加氢高压气源温度调节装置工作技术指标为1)、调节对象介质：氢气；2)、氢气进口温度：-10℃～40℃；3)、氢气出口温度：要求调节系统出口氢气温度低温工况≤-45℃，高温工况20±5℃。控制精度±5℃；4)、低温工况换热介质：液氮5)、高温工况换热介质：自来水(水温随季节变化)6)、氢气压力：95MPa；
一种通用于高低温工况的加氢站用70MPa快速加氢高压气源温度调节装置，适用于70MPa高压氢气换热，具有对高压氢气降温和加热的功能。降温采用液氮换热的方式；加热采用电加热器和循环水组合的方式。换热器管内流动高压氢气，管外为换热介质。
通过该快速加氢高压气源温度调节装置，在高温工况和低温工况下均可完成对高压氢气降温和加热的工作。避免了不同工况下更换换热器的麻烦。本发明传热效率高，可靠性高，结构紧凑，稳定性好，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的氢气温度调节装置示意图
图中：1储液容器、2补液容器、3换热盘管、4加热装置、5加注结构、6排液结构、7传感器及8连通结构
具体实施方式
具体实施案例1：以下结合附图1，对本发明进一步说明。
本发明噪声发电装置主要由储液容器(1)、补液容器(2)、换热盘管(3)、加热装置(4)、加注结构(5)、排液结构(6)、传感器(7)及连通结构(8)组成。
高温工况下，即高温25℃工况采用循环水和加热器组合的方式实现，设置盘管水浴式换热器放置在水箱中，氢气在盘管中与外部水换热；水箱内设置电加热器，应对冬季试验时水温较低的情况；水箱下部设置排水阀、上部设置注水阀，可控制水的进出；氢气进出口和水箱下部设置温度传感器，将温度信号传回测控间，依此判断何时打开或者关闭阀门以及电加热器。
在低温工况下，即低温-45℃工况，采用液氮换热的方式实现，设置盘管换热器放置在液氮罐中，氢气在盘管中与液氮换热；在液氮罐下部设置排液氮阀，当温度较低时可控制阀门排出部分液氮；配置液氮补加装置，采用挤压方式为液氮罐补加液氮；氢气进出口、液氮储箱气相空间设置温度传感器，将温度信号传回测控间，依此判断何时打开或者关闭阀门。

Claims (6)

1.一种通用于高低温工况的快速加氢高压气源温度调节装置，，主要由储液容器(1)、补液容器(2)、换热盘管(3)、加热装置(4)、加注结构(5)、排液结构(6)、传感器(7)及连通结构(8)组成。
2.根据权利要求1所述的一种快速加氢高压气源温度调节装置，其特征在于所述储液容器(1)采用立式结构，由内、外筒、上盖等组成。内、外筒之间及上盖采用硬质聚氨酯发泡绝热。容器外筒和上盖设置吊耳。罐体下部设置排液口，排液口控制阀门采用气控液氮截止阀，管路通径与气控液氮截止阀口径相同。储罐底部加装带刹车滚轮。盘管根管穿过顶盖，两侧无焊接点。
3.根据权利要求1所述的一种快速加氢高压气源温度调节装置，其特征在于所述储液容器(1)上盖设置5个接口。
4.根据权利要求1所述的一种快速加氢高压气源温度调节装置，其特征在于所述换热盘管(3)为蛇形盘管结构，采用壁厚为正公差的钢管制作，钢管弯曲半径大于管子外径。
5.根据权利要求1所述的一种快速加氢高压气源温度调节装置，其特征在于所述传感器(7)设有三个pt100铂电阻温度传感器，一个设置在储液容器气相空间，另外两个设置在液相空间的上液位预警点和下液位预警点。
6.根据权利要求1所述的一种快速加氢高压气源温度调节装置，其特征在于所述加热装置(4)选用安装了防爆电加热器，防爆等级Exia II CT4，加热功率5kW，加热器部分为可拆卸结构。
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