CN110145687A - 一种用于海上小型堆的氢气供应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于海上小型堆的氢气供应系统，所述系统包括氢气存储单元、第一级减压单元、泄露监测单元、第二级减压单元和排放单元，其中所述氢气存储单元通过管道与所述第一级减压单元连接，所述第一级减压单元通过管道与所述泄露监测单元连接，所述泄露监测单元通过管道与所述第二级减压单元连接，所述氢气存储单元、所述第一级减压单元、所述泄露监测单元、所述第二级减压单元均与所述排放单元连接。本发明通过本系统，解决了现有的现有氢气存储过程中存在安全问题，以及合适气压的氢气供应问题。

Description

一种用于海上小型堆的氢气供应系统
技术领域
本发明涉及动力燃料供应技术领域，尤其涉及一种用于海上小型堆的氢气供应系统。
背景技术
位于海洋船舶上的小型堆面临着补充氢气的需求，但是海洋船舶容易发生冲击和碰撞导致危险的发生，或者遇到高温、高热也会发生危险，另外海洋船舶所携带的氢气属于高压力的氢气，需要把压力调节到适合的压力以保障氢气的使用安全，并避免氢气泄露导致的安全事故。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于海上小型堆的氢气供应系统。
本发明提供的一种用于海上小型堆的氢气供应系统，所述系统包括氢气存储单元、第一级减压单元、泄露监测单元、第二级减压单元和排放单元，其中所述氢气存储单元通过管道与所述第一级减压单元连接，所述第一级减压单元通过管道与所述泄露监测单元连接，所述泄露监测单元通过管道与所述第二级减压单元连接，所述氢气存储单元、所述第一级减压单元、所述泄露监测单元、所述第二级减压单元均与所述排放单元连接；
所述氢气存储单元用于存储氢气，并在控制下向第一级减压单元输送氢气；
所述第一级减压单元用于对接收到的所述氢气进行减压，将所述氢气的压力降到预设第一压力值，并将所述预设第一压力值的所述氢气输送到所述泄露监测单元；
所述泄露监测单元用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行泄露监测，并在未监测到泄露的情况下将所述预设第一压力值的所述氢气发送第二级减压单元；
所述第二级减压单元用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行过滤，将过滤后的氢气降压到预设第二压力值，将所述预设第二压力值的所述氢气输送到氢气供容箱；
所述排放单元用于接收所述氢气存储单元、所述第一级减压单元、所述泄露监测单元、所述第二级减压单元所泄放的氢气，并将所述泄放的氢气排到大气中。
进一步地，所述氢气存储单元包括一个或多个储氢气瓶，每一所述储氢气瓶上端分别通过二个管道连接二个截止阀，一个截止阀用于通过管道连接第一级减压单元，另一截止阀用于通过管道充装氢气，每一所述储氢气瓶下端分别通过第一排放管道连接所述排放单元，每一所述储氢气瓶下端与所述第一排放管道连接处分别设置有易熔塞。
进一步地，所述第一级减压单元包括第一减压管道、电动截止阀、第一减压阀、逆止阀和安全阀，其中所述第一管道从前至后依次设置电动截止阀、第一减压阀和逆止阀，所述第一管道位于逆止阀输出端连接到所述泄露监测单元，在所述第一管道位于逆止阀输出端设置第二排放管道连接到排放单元，在所述第一管道位于逆止阀输出端至所述排放单元的第二排放管道上设置有截止阀和安全阀。
进一步地，所述泄露监测单元包括第二管道、外壁和压力表，其中围绕第二管道设置有外壁，所述外壁两端延伸至管道形成封闭的双层管，在所述双层管中设置有氮气，所述第二管道与所述第二级减压单元连接，所述外壁上设置第三排放管道连接到所述排放单元，所述第三排放管道上设置有截止阀；
在所述外壁上间隔地设置多个压力表，所述多个压力表均与所述第一级减压单元的电动截止阀连接，所述多个压力表均用于检测氮气的气压，且当所述氮气的气压大于等于预设气压时，控制所述电动截止阀关闭。
进一步地，所述第二级减压单元包括截止阀、第三管道、第四管道、氢气过滤器、第二减压阀和氢气供容箱，其中所述第三管道和所述第四管道分别与所述第二管道连接，且所述第三管道和所述第四管道并联；
所述第三管道上依顺序设置有氢气过滤器和第二减压阀，所述第四管道上设置有截止阀，所述第三管道和所述第四管道并联后连接所述氢气供容箱，且设置第四排放管道连接氢气供容箱输入端到所述排放单元，所述第四排放管道至少设置有一截止阀。
进一步地，所述第四排放管道上设置有两个截止阀，在所述两个截止阀中间设置有取样管道与所述第四排放管道连接，所述取样管道上设置有两个截止阀。
进一步地，所述排放单元包括排放管道和氢气阻火器，所述氢气阻火器设置在所述排放管道位于室外的末端，所述第一排放管道、所述第二排放管道、所述第三排放管道和所述第四排放管道均依次与所述排放管道连接。
进一步地，在所述第一管道上所述第一减压阀18的输入端和输出端均设置有所述压力表13，在所述第三管道24上第二减压阀27的输入端和输出端均设置有所述压力表13。
进一步地，每一所述储氢气瓶为高压铝内胆碳纤维缠绕气瓶，每一所述储氢气瓶上端连接第一级减压单元处设置另一管道，所述另一管道上设置有截止阀和压力表，所述压力表位于所述另一管道的末端；
每一所述储氢气瓶外表面设置有测温器件。
进一步地，所述管道上电动截止阀的输入端设置截止阀和快速接头，所述快速接头用于通过氮气对连接的所述第一管道进行清扫。
实施本发明，具有如下有益效果：
通过本发明，设置了高压铝内胆碳钎维缠绕气瓶并配合易熔塞保证氢气存储时的安全，通过第一级减压阀和第二级减压阀对氢气气压进行减压，并且配合双层管来监测防止氢气泄露，最终在第二级减压阀处将氢气输送到氢气供容箱来供应使用，解决了现有氢气存储过程中存在安全问题，以及合适气压的氢气供应问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于海上小型堆的氢气供应系统结构图。
具体实施方式
本专利核心内容为设置多种安全保障措施和多级减压单元，以下结合附图和实施例对该系统具体实施方式做进一步说明。
下面将详细描述本发明提供的用于海上小型堆的氢气供应系统的实施例。
如图1所示，本发明实施例提供用于海上小型堆的氢气供应系统，所述系统包括氢气存储单元1、第一级减压单元2、泄露监测单元3、第二级减压单元4和排放单元5，其中所述氢气存储单元1通过管道与所述第一级减压单元2连接，所述第一级减压单元2通过管道与所述泄露监测单元3连接，所述泄露监测单元3通过管道与所述第二级减压单元4连接，所述氢气存储单元1、所述第一级减压单元2、所述泄露监测单元3、所述第二级减压单元4均与所述排放单元5连接。
需要说明的是，本实施例中仅以两级减压单元为例，根据实际情况可以设置多种减压单元，泄露监测单元设置在多级减压单元中间即可。
所述氢气存储单元1用于存储氢气，并在控制下向第一级减压单元2输送氢气；
所述第一级减压单元2用于对接收到的所述氢气进行减压，将所述氢气的压力降到预设第一压力值，并将所述预设第一压力值的所述氢气输送到所述泄露监测单元3；
所述泄露监测单元3用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行泄露监测，并在未监测到泄露的情况下将所述预设第一压力值的所述氢气发送第二级减压单元4；
所述第二级减压单元4用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行过滤，将过滤后的氢气降压到预设第二压力值，将所述预设第二压力值的所述氢气输送到氢气供容箱29；
所述排放单元5用于接收所述氢气存储单元1、所述第一级减压单元2、所述泄露监测单元3、所述第二级减压单元4所泄放的氢气，并将所述泄放的氢气排到大气中。
具体地，氢气存储单元1包括一个或多个储氢气瓶11，每一储氢气瓶11上端分别通过二个管道连接二个截止阀12，一个截止阀12用于通过管道连接第一级减压单元2，另一截止阀12用于通过管道充装氢气，每一所述储氢气瓶11下端分别通过第一排放管道32连接所述排放单元5，每一所述储氢气瓶11下端与第一排放管道32连接处分别设置有易熔塞15。
需要说明的是，储氢气瓶11的数量根据氢气总容量设定，可以是一个，也可以是多个；储氢气瓶11为高压铝内胆碳纤维缠绕气瓶，充分考虑了氢气的耐压、抗腐蚀需求，另外每一储氢气瓶11外表面设置有测温器件14，用于对储氢气瓶进行温度监测，每一储氢气瓶11上端配置两个截止阀12，一个用于充装氢气，另一个用于向第一减压单元输送氢气；在每一所述储氢气瓶11上端连接第一级减压单元2处设置另一管道，所述另一管道上设置有截止阀12和压力表13，所述压力表13位于所述另一管道的末端，实际上是在储氢气瓶的输送气口设置另一管道，安装压力表对氢气瓶的压力进行监测。
具体地，第一级减压单元2包括第一管道16、电动截止阀17、第一减压阀18、逆止阀19和安全阀20，其中第一管道16从前至后依次设置电动截止阀17、第一减压阀18和逆止阀19，所述第一管道16位于逆止阀19输出端连接到所述泄露监测单元3，在所述第一管道16位于逆止阀19输出端设置第二排放管道33连接到排放单元5，在所述第一管道16位于逆止阀19输出端至所述排放单元5的第二排放管道33上设置有截止阀12和安全阀20。
需要说明的是，电动截止阀17与泄露监测单元23中的压力表配合，当泄露监测单元23监测到压力异常时，会通知电动截止阀17截止氢气输送；第一减压阀18用于将氢气压力降低到预设第一压力值，逆止阀19阻止泄露监测单元3或者排放单元5中气体逆向流动进入第一减压单元2；在第一管道16位于逆止阀19输出端至排放单元5的第二排放管道33上设置有截止阀12和安全阀20，目的是在第一减压单元异常时，通过打开截止阀12泄放第一减压单元2中的氢气。
具体地，泄露监测单元3包括第二管道22、外壁23和压力表13，其中围绕第二管道22设置有外壁23，所述外壁23两端延伸至第二管道22形成封闭的双层管，在所述双层管中设置有氮气，所述第二管道22与所述第二级减压单元4连接，所述外壁23上设置第三排放管道34连接到所述排放单元5，所述第三排放管道34上设置有截止阀12；
在所述外壁23上间隔地设置多个压力表13，所述多个压力表13均与所述第一级减压单元2的电动截止阀17连接，所述多个压力表13均用于检测氮气的气压，且当所述氮气的气压大于等于预设气压时，控制所述电动截止阀17关闭。
需要说明的是，第二管道22和外壁23形成封闭双层管，双层管中设置有氮气，如果氢气泄露进入到氮气中，则氮气的压力必然变大，通过间隔设置的多个压力表13可以及时发现此处氢气有泄露，多个压力表13通过与电动截止阀17的连接控制电动截止阀17停止氢气供应；同时可以通过外壁23上设置第三排放管道34连接到所述排放单元5，将氢气通过第三排放管道34送到排放单元5进行泄放。
具体地，所述第二级减压单元4包括截止阀12、第三管道24、第四管道25、氢气过滤器26、第二减压阀27和氢气供容箱29，其中所述管道24和所述管道25分别与所述第二管道22连接，且所述第三管道24和所述第四管道25并联；
所述第三管道24上依顺序设置有氢气过滤器26和第二减压阀27，所述第四管道25上设置有截止阀12，所述第三管道24和所述第四管道25并联后连接所述氢气供容箱29，且设置第四排放管道35连接氢气供容箱29输入端到所述排放单元5，所述第四排放管道35至少设置有一截止阀12。
需要说明的是，第二减压单元4上设置有两根管道，分别是第三管道24和第四管道25，第三管道24上设置的氢气过滤器26用于提高氢气的纯度，第二减压阀27用于进一步减小气压到预设第二压力值，然后送往氢气供容箱29；如果需要的氢气只需要预设第一压力值时，可以通过第四管道25输送到氢气供容箱29。
对于第二减压单元4如果出现故障时或者泄露时，在第二减压单元4中设置的第四排放管道25用于泄放氢气。
进一步地，第四排放管道35上设置有两个截止阀12，在所述两个截止阀中间设置有取样管道28与所述第四排放管道连接，取样管道28上设置有两个截止阀12。
需要说明的是，将氢气过滤器26过滤并经过第二减压阀27减压后的氢气，可以通过取样管道28处取样进行测试。
进一步地，所述排放单元5包括排放管道30和氢气阻火器31，所述氢气阻火器31设置在排放管道30位于室外的末端，所述第一排放管道32、所述第二排放管道33、所述第三排放管道34和所述第四排放管道35均依次与所述排放管道30连接。
需要说明的是，第一排放管道32、第二排放管道33、第三排放管道34和第四排放管道35均依次与排放管道30连接，用于泄放氢气；设置氢气阻火器是为了防止外面的火进入到排放管道30而导致危险的发生。
进一步地，在所述第一管道16上所述第一减压阀的输入端和输出端均设置有压力表13，在所述第三管道24上第二减压阀27的输入端和输出端均设置有压力表13。
进一步地，第一管道16上电动截止阀17的输入端设置截止阀12和快速接头21，快速接头21用于通过氮气对连接的第一管道16进行清扫。
需要说明的是，这里设置快速接头21用于在第一管道16不工作时，使用氮气流动清理第一管道16中的杂物或者垃圾。
实施本发明，具有如下有益效果：
通过本发明，设置了高压铝内胆碳钎维缠绕气瓶并配合易熔塞保证氢气存储时的安全，通过第一级减压阀和第二级减压阀对氢气气压进行减压，并且配合双层管来监测防止氢气泄露，最终在第二级减压阀处将氢气输送到氢气供容箱来供应使用，解决了现有氢气存储过程中存在安全问题，以及合适气压的氢气供应问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于海上小型堆的氢气供应系统，其特征在于，所述系统包括氢气存储单元(1)、第一级减压单元(2)、泄露监测单元(3)、第二级减压单元(4)和排放单元(5)，其中所述氢气存储单元(1)通过管道与所述第一级减压单元(2)连接，所述第一级减压单元(2)通过管道与所述泄露监测单元(3)连接，所述泄露监测单元(3)通过管道与所述第二级减压单元(4)连接，所述氢气存储单元(1)、所述第一级减压单元(2)、所述泄露监测单元(3)、所述第二级减压单元(4)均与所述排放单元(5)连接；
所述氢气存储单元(1)用于存储氢气，并在控制下向第一级减压单元(2)输送氢气；
所述第一级减压单元(2)用于对接收到的所述氢气进行减压，将所述氢气的压力降到预设第一压力值，并将所述预设第一压力值的所述氢气输送到所述泄露监测单元(3)；
所述泄露监测单元(3)用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行泄露监测，并在未监测到泄露的情况下将所述预设第一压力值的所述氢气发送第二级减压单元(4)；
所述第二级减压单元(4)用于对所述预设第一压力值的所述氢气进行过滤，将过滤后的氢气降压到预设第二压力值，将所述预设第二压力值的所述氢气输送到氢气供容箱(29)；
所述排放单元(5)用于接收所述氢气存储单元(1)、所述第一级减压单元(2)、所述泄露监测单元(3)、所述第二级减压单元(4)所泄放的氢气，并将所述泄放的氢气排到大气中。
2.如权利要求1所述的氢气供应系统，其特征在于，所述氢气存储单元(1)包括一个或多个储氢气瓶(11)，每一所述储氢气瓶(11)上端分别通过二个管道连接二个截止阀(12)，一个截止阀(12)用于通过管道连接第一级减压单元(2)，另一截止阀(12)用于通过管道充装氢气，每一所述储氢气瓶(11)下端分别通过第一排放管道(32)连接所述排放单元(5)，每一所述储氢气瓶(11)下端与所述第一排放管道(32)连接处分别设置有易熔塞(15)。
3.如权利要求2所述的氢气供应系统，其特征在于，所述第一级减压单元(2)包括第一管道(16)、电动截止阀(17)、第一减压阀(18)、逆止阀(19)和安全阀(20)，其中所述第一管道(16)从前至后依次设置电动截止阀(17)、第一减压阀(18)和逆止阀(19)，所述第一管道(16)位于逆止阀(19)输出端连接到所述泄露监测单元(3)，在所述第一管道(16)位于逆止阀(19)输出端设置第二排放管道(33)连接到排放单元(5)，在所述第一管道(16)位于逆止阀(19)输出端至所述排放单元(5)的第二排放管道(33)上设置有截止阀(12)和安全阀(20)。
4.如权利要求3所述的氢气供应系统，其特征在于，所述泄露监测单元(3)包括第二管道(22)、外壁(23)和压力表(13)，其中围绕第二管道(22)设置有外壁(23)，所述外壁(23)两端延伸至管道(22)形成封闭的双层管，在所述双层管中设置有氮气，所述第二管道(22)与所述第二级减压单元(4)连接，所述外壁(23)上设置第三排放管道(34)连接到所述排放单元(5)，所述第三排放管道(34)上设置有截止阀(12)；
在所述外壁(23)上间隔地设置多个压力表(13)，所述多个压力表(13)均与所述第一级减压单元(2)的电动截止阀(17)连接，所述多个压力表(13)均用于检测氮气的气压，且当所述氮气的气压大于等于预设气压时，控制所述电动截止阀(17)关闭。
5.如权利要求4所述的氢气供应系统，其特征在于，所述第二级减压单元(4)包括截止阀(12)、第三管道(24)、第四管道(25)、氢气过滤器(26)、第二减压阀(27)和氢气供容箱(29)，其中所述管道(24)和所述管道(25)分别与所述第二管道(22)连接，且所述第三管道(24)和所述第四管道(25)并联；
所述第三管道(24)上依顺序设置有氢气过滤器(26)和第二减压阀(27)，所述第四管道(25)上设置有截止阀(12)，所述第三管道(24)和所述第四管道(25)并联后连接所述氢气供容箱(29)，且设置第四排放管道(35)连接氢气供容箱(29)输入端到所述排放单元(5)，所述第四排放管道(35)上至少设置有一截止阀(12)。
6.如权利要求5所述的氢气供应系统，其特征在于，所述第四排放管道(35)上设置有两个截止阀(12)，在所述两个截止阀中间设置有取样管道(28)与所述第四排放管道连接，所述取样管道(28)上设置有两个截止阀(12)。
7.如权利要求6所述的氢气供应系统，其特征在于，所述排放单元(5)包括排放管道(30)和氢气阻火器(31)，所述氢气阻火器(31)设置在排放管道(30)位于室外的末端，所述第一排放管道(32)、所述第二排放管道(33)、所述第三排放管道(34)和所述第四排放管道(35)均依次与所述排放管道(30)连接。
8.如权利要求7所述的氢气供应系统，其特征在于，在所述第一管道(16)上所述第一减压阀(18)的输入端和输出端均设置有所述压力表(13)，在所述第三管道(24)上第二减压阀的(27)输入端和输出端均设置有所述压力表(13)。
9.如权利要求1所述的氢气供应系统，其特征在于，每一所述储氢气瓶为高压铝内胆碳纤维缠绕气瓶，每一所述储氢气瓶(11)上端连接第一级减压单元(2)处设置另一管道，所述另一管道上设置有截止阀(12)和压力表(13)，所述压力表(13)位于所述另一管道的末端；
每一所述储氢气瓶(11)外表面设置有测温器件(14)。
10.如权利要求1所述的氢气供应系统，其特征在于，所述第一管道(16)上电动截止阀(17)输入端设置截止阀(12)和快速接头(21)，所述快速接头(21)用于通过氮气对连接的所述第一管道(16)进行清扫。
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