CN112682691A - 用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，包括：液氢储罐、高压柱塞泵、空温式汽化器、高压瓶组、加氢机、套管式换热器，套管式换热器进水口通过管道与循环泵的出水口相连相连，循环泵进水口通过管道与水箱的出口相连，水箱的进口通过管道与套管式换热器的出水口，高压柱塞泵与空温式汽化器分别通过第一管道和第二管道相连，第一管道上设有截止阀和止回阀，第一管道穿过密闭箱，密闭箱位于截止阀和止回阀之间，密闭箱中充有氮气，水箱的进口和套管式换热器的出水口之间的管道为第三管道，第三管道上串有换热管道，换热管道位于密闭箱中。上述的氢气加注系统能利用液氢的冷量来替代冷水机组对冷却水进行冷却，从而能大大降低能耗。

Description

用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统
技术领域
本发明涉及加氢站领域，具体涉及用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统。
背景技术
通常加氢站通过低压、中压、高压三种压力进行加注的方式进行加氢，由于氢气的“焦-汤效应”，加氢站的加氢机在快速大流量加注时，车载供氢系统的储氢气瓶不能及时散热，导致氢气温度上升。而目前国内35MPa车载瓶常用的为铝内胆碳纤维全缠绕高压储氢气瓶，使用环境温度为-40～85℃。为了保证即使在夏季环境温度较高时，整个加注完成后瓶温也不超过瓶的使用温度。因此需要控制在加注过程中的温升，如何防止氢气温度不断升高是加氢机的关键性能之一。目前国内主要的35MPA加氢机生产厂商应对加注时氢气升温方面主要采用的是加氢前预冷的方式。氢气进入加氢枪前首先通过一台外置换热器进行换热，使氢气温度下降后再通过加氢枪给车载瓶进行加注。换热器冷却介质为低温循环冷却水，需要外设一台大功率的冷水机组将冷却水降低至5～10℃，从而能耗较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能耗较低的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，包括：液氢储罐、高压柱塞泵、空温式汽化器、高压瓶组、加氢机、套管式换热器，液氢储罐通过管道与高压柱塞泵相连，高压柱塞泵通过管道与空温式汽化器相连，空温式汽化器通过管道与高压瓶组相连，高压瓶组通过管道与套管式换热器的气体进口相连，套管式换热器的气体出口通过管道与加氢机相连，套管式换热器的进水口通过管道与循环泵的出水口相连相连，循环泵的进水口通过管道与水箱的出口相连，水箱的进口通过管道与套管式换热器的出水口，其特征在于：高压柱塞泵与空温式汽化器分别通过第一管道和第二管道相连，在第一管道上设置有截止阀和止回阀，第一管道穿过一个密闭箱，密闭箱位于截止阀和止回阀之间，密闭箱中充有氮气，水箱的进口和套管式换热器的出水口之间的管道为第三管道，在第三管道上串联有一段换热管道，换热管道位于密闭箱中，第一管道中液氢能通过氮气传递冷能将换热管道中的水冷却。
进一步的，前述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其中：换热管道为螺旋管，并且套装于第一管道的外侧。
进一步的，前述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其中：换热管道也可以为蛇形管。
进一步的，前述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其中：密闭箱的内壁上设置有保温棉。
进一步的，前述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其中：在密闭箱上设置有进气口和出气口。
进一步的，前述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其中：还包括：冷水机组，循环泵和水箱属于冷水机组。
本发明的优点为：所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统能利用液氢的冷量来替代冷水机组对冷却水进行冷却，从而能大大降低能耗。
附图说明
图1为本发明所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，包括：液氢储罐1、高压柱塞泵2、空温式汽化器3、高压瓶组4、加氢机5、套管式换热器6，液氢储罐1通过管道与高压柱塞泵2相连，高压柱塞泵2通过管道与空温式汽化器3相连，空温式汽化器3通过管道与高压瓶组4相连，高压瓶组4通过管道与套管式换热器6的气体进口相连，套管式换热器6的气体出口通过管道与加氢机5相连，套管式换热器6的进水口通过管道与循环泵7的出水口相连相连，循环泵7的进水口通过管道与水箱8的出口相连，水箱8的进口通过管道与套管式换热器6的出水口，高压柱塞泵2与空温式汽化器3分别通过第一管道91和第二管道92相连，在第一管道91上设置有截止阀93和止回阀97，第一管道91穿过一个密闭箱94，密闭箱94位于截止阀93和止回阀97之间，密闭箱94中充有氮气，水箱8的进口和套管式换热器6的出水口之间的管道为第三管道95，在第三管道95上串联有一段换热管道96，换热管道96位于密闭箱94中，第一管道91中液氢能通过氮气传递冷能将换热管道96中的水冷却至5～10℃。
工作时，高压柱塞泵2抽取液氢储罐1中的液氢并加压输送去到空温式汽化器3，液氢在空温式汽化器3气化后去到高压瓶组4储存，高压瓶组4中的气氢去到套管式换热器6中换热预冷，然后气氢在去到加氢机5去加注；水箱8中的水在循环泵7的作用去到套管式换热器6中与气氢换热后在回到水箱8中，冷却水在回到水箱8前会首先在密闭箱94中与液氢进行换热而冷却至5～10℃。
当需要给高压瓶组4补充气氢但是不需要加注时，为了防止换热管道96中的冷却水结冰，需要通过截止阀93将第一管道91关闭，使液氢都从第二管道92通过，止回阀97能防止液氢回流至第一管道91中。
在本实施例中，换热管道96为螺旋管，并且套装于第一管道91的外侧，这样能更好的换热。在实际应用中，换热管道96也可以为蛇形管。密闭箱94的内壁上设置有保温棉。在密闭箱94上设置有进气口和出气口，一边进气、另一边出气后能使密闭箱94中的空气被替换为氮气，替换为氮气后，进气口和出气口需要封闭。
本实施例中，还包括：冷水机组10，循环泵7和水箱8属于冷水机组10，冷水机组10中还设置有制冷压缩机。设置冷水机组10是为了在高压柱塞泵2不工作时由冷水机组10来提供冷量冷却水。

Claims (6)

1.用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，包括：液氢储罐、高压柱塞泵、空温式汽化器、高压瓶组、加氢机、套管式换热器，液氢储罐通过管道与高压柱塞泵相连，高压柱塞泵通过管道与空温式汽化器相连，空温式汽化器通过管道与高压瓶组相连，高压瓶组通过管道与套管式换热器的气体进口相连，套管式换热器的气体出口通过管道与加氢机相连，套管式换热器的进水口通过管道与循环泵的出水口相连相连，循环泵的进水口通过管道与水箱的出口相连，水箱的进口通过管道与套管式换热器的出水口，其特征在于：高压柱塞泵与空温式汽化器分别通过第一管道和第二管道相连，在第一管道上设置有截止阀和止回阀，第一管道穿过一个密闭箱，密闭箱位于截止阀和止回阀之间，密闭箱中充有氮气，水箱的进口和套管式换热器的出水口之间的管道为第三管道，在第三管道上串联有一段换热管道，换热管道位于密闭箱中，第一管道中液氢能通过氮气传递冷能将换热管道中的水冷却。
2.根据权利要求1所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其特征在于：换热管道为螺旋管，并且套装于第一管道的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其特征在于：换热管道为蛇形管。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其特征在于：密闭箱的内壁上设置有保温棉。
5.根据权利要求1或2或3所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其特征在于：在密闭箱上设置有进气口和出气口。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于液氢储运型加氢站的氢气加注系统，其特征在于：还包括：冷水机组，循环泵和水箱属于冷水机组。
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