CN113606499A - 一种适用于加氢站的冷水机组及其使用方法 - Google Patents

一种适用于加氢站的冷水机组及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种适用于加氢站的冷水机组。本发明包括压缩机冷水机组和加氢机冷水机组；第一蒸发器和第二蒸发器通过连接管路形成闭合回路，连接管路包括第一连接管和第二连接管，第一连接管的一端与第二管路相连通，且位于第一水泵和第一阀门之间，另一端与第二蒸发器相连通，第一连接管上设有第三阀门，第二连接管的一端与第一蒸发器相连通，另一端与第四管路相连通，且位于第二换热器和第二阀门之间，第二连接管上设有第四阀门。一种如上述的适用于加氢站的冷水机组的使用方法，其特征在于：包括三种工作模式：压缩机换热模式、加氢机换热模式和联动工作模式。本发明将压缩机冷水机组和加氢机冷水机组合二为一，这样可以缩短加氢时间。

Description

一种适用于加氢站的冷水机组及其使用方法
技术领域
本发明涉及加氢站技术领域，尤其涉及一种适用于加氢站的冷水机组及其使用方法。
背景技术
现有加氢站配备的冷水机组并不是专门适用于加氢站的设备，通常需要为压缩设备、加氢机单独配置冷水机组，根据现阶段加氢站的实际使用工况，由于加氢过程很快，对于加氢机冷水机组的要求是在短时间内提供大量的冷量用于换热，同时出水温度要能低于常温，如果加氢机冷水机组处于实时待机状态，会耗费大量电能，而处于停机状态，虽能节省电能，但使水温达到可以使用的状态需要一定时间，对于要求快速加氢的加氢站更不能接受。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种节约能耗和提高加氢速率的适用于加氢站的冷水机组及其使用方法。
本发明的一种适用于加氢站的冷水机组，包括压缩机冷水机组和加氢机冷水机组；
所述压缩机冷水机组包括第一制冷压缩机、第一蒸发器和第一水泵，所述第一制冷压缩机与所述第一蒸发器通过第一管路形成闭合回路，所述第一换热器的壳程与所述第一蒸发器通过第二管路形成闭合回路，第一换热器的管程与压缩机增压后的氢气源相连通，所述第一水泵设置在所述第二管路上，所述第一水泵的进水端与所述第一蒸发器相连通，所述第一水泵的出水端与所述第一换热器的壳程相连通，所述第二管路上设有第一阀门，且设置在所述第一水泵和第一换热器之间；
所述加氢机冷水机组包括第二制冷压缩机、第二蒸发器和第二水泵，所述第二制冷压缩机与所述第二蒸发器通过第三管路形成闭合回路，第二换热器的壳程与所述第二蒸发器通过第四管路形成闭合回路，所述第二换热器的管程与加氢机预冷氢气源相连通，所述第二水泵设置在所述第四管路上，所述第二水泵的进水端与所述第二蒸发器相连通，所述第二水泵的出水端与所述第二换热器的壳程相连通，所述第四管路上设有第二阀门，且设置在所述第二水泵和第二换热器之间；
所述第一蒸发器和第二蒸发器通过连接管路形成闭合回路，连接管路包括第一连接管和第二连接管，第一连接管的一端与第二管路相连通，且位于所述第一水泵和第一阀门之间，另一端与第二蒸发器相连通，第一连接管上设有第三阀门，所述第二连接管的一端与第一蒸发器相连通，另一端与第四管路相连通，且位于所述第二换热器和第二阀门之间，所述第二连接管上设有第四阀门。
进一步的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为电磁阀。
进一步的，冷水机组还包括控制器，控制器与所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门电连接。
第二管路上设有第一温度传感器，第一温度传感器位于第一阀门和第一水泵之间的管路段上，第四管路上设有第二温度传感器，第二温度传感器位于第二换热器和第二水泵之间的管路段上。
控制器与第一温度传感器、第二温度传感器、第一制冷压缩机和第二制冷压缩机电连接。
一种如上述的适用于加氢站的冷水机组的使用方法，其特征在于：包括三种工作模式：压缩机换热模式、加氢机换热模式和联动工作模式；
所述压缩机换热模式适用于加氢任务轻，只需要将氢气增压至储氢罐内，单独使用压缩机冷水机组的情况，加氢机并不需要冷却水换热；
加氢机换热模式用于加氢任务轻，只需要将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，单独使用加氢机冷水机组，提前对进入加氢机内的氢气进行预冷；
联动工作模式适用于加氢任务重的使用情况，需要将氢气增压至储氢罐内的同时，也将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，联合使用压缩机冷水机组和加氢机冷水机组。
进一步的，所述压缩机换热模式的具体工作流程如下：只打开所述第一阀门，关闭所述第二阀门、第三阀门和第四阀门；所述第一水泵常开，冷却水从所述第一蒸发器进入所述第一水泵，打入所述第一换热器的壳程内，对第一换热器的管程内的氢气进行降温，再回到所述第一蒸发器内，所述第一制冷压缩机根据水温开停；
所述加氢机换热模式具体工作流程如下：只打开所述第二阀门，所述第二水泵常开，冷却水从所述第二蒸发器进入所述第二水泵，打入所述第二换热器的壳程内，对第二换热器的管程内的氢气进行降温，再回到所述第二蒸发器内，所述第二制冷压缩机根据水温开停；
所述联动工作模式具体工作流程如下：关闭所述第二阀门，打开所述第一阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一水泵和第二水泵一直处于开启状态，所述第一水泵不仅为所述压缩机提供冷却水，同时也将冷却水打入所述第二蒸发器内，作为所述第二水泵的水源，所述第一制冷压缩机和第二制冷压缩机根据水温情况开停。
本发明的一种适用于加氢站的冷水机组将压缩机冷水机组和加氢机冷水机组合二为一，这样可以缩短加氢时间，在节能方面也能取得很好的平衡，而且二为一以后可以作为一个整体设备，使得设备更为紧凑。
附图说明
图1为本发明的一种适用于加氢站的冷水机组的结构示意图。
1、压缩机冷水机组；11、第一制冷压缩机；12、第一蒸发器；13、第一水泵；2、加氢机冷水机组；21、第二制冷压缩机；22、第二蒸发器；23、第二水泵；3、第一管路；4、第二管路；41、第一阀门；42、第一温度传感器；5、第三管路；6、第四管路；61、第二阀门；62、第二温度传感器；7、第一连接管；71、第三阀门；8、第二连接管；81、第四阀门；9、第一换热器；10、第二换热器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明的一种适用于加氢站的冷水机组，包括压缩机冷水机组1和加氢机冷水机组2；
压缩机冷水机组1包括第一制冷压缩机11、第一蒸发器12和第一水泵13，第一制冷压缩机11与第一蒸发器12通过第一管路3形成闭合回路，第一换热器9的壳程与第一蒸发器12通过第二管路4形成闭合回路，第一换热器9的管程与压缩机增压后的氢气源相连通，第一水泵13设置在第二管路4上，第一水泵13的进水端与第一蒸发器12相连通，第一水泵13的出水端与第一换热器9的壳程相连通，第二管路4上设有第一阀门41，且设置在第一水泵13和第一换热器9之间；
加氢机冷水机组2包括第二制冷压缩机21、第二蒸发器22和第二水泵23，第二制冷压缩机21与第二蒸发器22通过第三管路5形成闭合回路，第二换热器10的壳程与第二蒸发器22通过第四管路6形成闭合回路，第二换热器10的管程与加氢机预冷氢气源相连通，第二水泵23设置在第四管路6上，第二水泵23的进水端与第二蒸发器22相连通，第二水泵23的出水端与第二换热器10的壳程相连通，第四管路6上设有第二阀门61，且设置在第二水泵23和第二换热器10之间；
第一蒸发器12和第二蒸发器22通过连接管路形成闭合回路，连接管路包括第一连接管7和第二连接管8，第一连接管7的一端与第二管路4相连通，且位于第一水泵13和第一阀门41之间，另一端与第二蒸发器22相连通，第一连接管7上设有第三阀门71，第二连接管8的一端与第一蒸发器12相连通，另一端与第四管路6相连通，且位于第二换热器10和第二阀门61之间，第二连接管8上设有第四阀门81。
本发明的一种适用于加氢站的冷水机组将压缩机冷水机组1和加氢机冷水机组2合二为一，这样可以缩短加氢时间，在节能方面也能取得很好的平衡，而且二为一以后可以作为一个整体设备，使得设备更为紧凑。
第一阀门41、第二阀门61、第三阀门71和第四阀门81可以均为电磁阀，冷水机组还包括控制器(图中未示出)，控制器与第二阀门61、第二阀门61、第三阀门71和第四阀门81电连接，通过控制器来控制第一阀门41、第二阀门61、第三阀门71和第四阀门81的开关。
第二管路4上可以设有第一温度传感器42，第一温度传感器42位于第一阀门41和第一水泵13之间的管路段上，第四管路6上设有第二温度传感器62，第二温度传感器62位于第二换热器10和第二水泵23之间的管路段上。第一温度传感器42和第二温度传感器62用于检测管路中的水温。
进一步的，控制器与第一温度传感器42、第二温度传感器62、第一制冷压缩机11和第二制冷压缩机21电连接。控制器根据第一温度传感器42和第二温度传感器62检测到的水的温度，来控制第一制冷压缩机11和第二制冷压缩机21提供的冷量。
一种如上述的适用于加氢站的冷水机组的使用方法，包括三种工作模式：压缩机换热模式、加氢机换热模式和联动工作模式；
压缩机换热模式适用于加氢任务轻，只需要将氢气增压至储氢罐内，单独使用压缩机冷水机组1的情况，加氢机并不需要冷却水换热；
加氢机换热模式用于加氢任务轻，只需要将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，单独使用加氢机冷水机组2的情况，提前对进入加氢机内的氢气进行预冷；
联动工作模式适用于加氢任务重的使用情况，需要将氢气增压至储氢罐内的同时，也将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，联合使用压缩机冷水机组1和加氢机冷水机组2。
压缩机换热模式的具体工作流程如下：只打开第一阀门41，关闭第二阀门61、第三阀门71和第四阀门81；第一水泵13常开，冷却水从第一蒸发器12进入所述第一水泵13，打入第一换热器9的壳程内，对第一换热器9的管程内的氢气进行降温，再回到第一蒸发器12内，第一制冷压缩机11根据水温开停；
加氢机换热模式具体工作流程如下：只打开第二阀门61，第二水泵23常开，冷却水从第二蒸发器22进入第二水泵23，打入第二换热器10的壳程内，对第二换热器10的管程内的氢气进行降温，再回到第二蒸发器22内，第二制冷压缩机21根据水温开停；
联动工作模式具体工作流程如下：关闭第二阀门61，打开第一阀门41、第三阀门71和第四阀门81，第一水泵13和第二水泵23一直处于开启状态，第一水泵13不仅为压缩机提供冷却水，同时也将冷却水打入第二蒸发器22内，作为第二水泵23的水源，第一制冷压缩机11和第二制冷压缩机21根据水温情况开停。
这样加氢站的操作人员可以根据加氢站的实际情况，选择工作模式，在这种联动工作模式下，因为用于加氢机换热的冷却水在待机状态一直有压缩机部分的冷量进行预冷，那么在加氢机冷水机组2接到加氢任务指令时，因为水温已低于常温，处于更好的启动状态，缩短加氢准备时间，对于加氢时间不均匀的加氢任务更加胜任。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于加氢站的冷水机组，其特征在于：包括压缩机冷水机组(1)和加氢机冷水机组(2)；
所述压缩机冷水机组(1)包括第一制冷压缩机(11)、第一蒸发器(12)和第一水泵(13)，所述第一制冷压缩机(11)与所述第一蒸发器(12)通过第一管路(3)形成闭合回路，第一换热器(9)的壳程与所述第一蒸发器(12)通过第二管路(4)形成闭合回路，第一换热器(9)的管程与压缩机增压后的氢气源相连通，所述第一水泵(13)设置在所述第二管路(4)上，所述第一水泵(13)的进水端与所述第一蒸发器(12)相连通，所述第一水泵(13)的出水端与所述第一换热器(9)的壳程相连通，所述第二管路(4)上设有第一阀门(41)，且设置在所述第一水泵(13)和第一换热器(9)之间；
所述加氢机冷水机组(2)包括第二制冷压缩机(21)、第二蒸发器(22)和第二水泵(23)，所述第二制冷压缩机(21)与所述第二蒸发器(22)通过第三管路(5)形成闭合回路，第二换热器(10)的壳程与所述第二蒸发器(22)通过第四管路(6)形成闭合回路，所述第二换热器(10)的管程与加氢机预冷氢气源相连通，所述第二水泵(23)设置在所述第四管路(6)上，所述第二水泵(23)的进水端与所述第二蒸发器(22)相连通，所述第二水泵(23)的出水端与所述第二换热器(10)的壳程相连通，所述第四管路(6)上设有第二阀门(61)，且设置在所述第二水泵(23)和第二换热器(10)之间；
所述第一蒸发器(12)和第二蒸发器(22)通过连接管路形成闭合回路，连接管路包括第一连接管(7)和第二连接管(8)，第一连接管(7)的一端与第二管路(4)相连通，且位于所述第一水泵(13)和第一阀门(41)之间，另一端与第二蒸发器(22)相连通，第一连接管(7)上设有第三阀门(71)，所述第二连接管(8)的一端与第一蒸发器(12)相连通，另一端与第四管路(6)相连通，且位于所述第二换热器(10)和第二阀门(61)之间，所述第二连接管(8)上设有第四阀门(81)。
2.如权利要求1所述的一种适用于加氢站的冷水机组，其特征在于：所述第一阀门(41)、第二阀门(61)、第三阀门(71)和第四阀门(81)均为电磁阀。
3.如权利要求2所述的一种适用于加氢站的冷水机组，其特征在于：冷水机组还包括控制器，控制器与所述第一阀门(41)、第二阀门(61)、第三阀门(71)和第四阀门(81)电连接。
4.如权利要求3所述的一种适用于加氢站的冷水机组，其特征在于：所述第二管路(4)上设有第一温度传感器(42)，所述第一温度传感器(42)位于所述第一阀门(41)和第一水泵(13)之间的管路段上，所述第四管路(6)上设有第二温度传感器(62)，所述第二温度传感器(62)位于所述第二换热器(10)和所述第二水泵(23)之间的管路段上。
5.如权利要求4所述的一种适用于加氢站的冷水机组，其特征在于：所述控制器与所述第一温度传感器(42)、第二温度传感器(62)、第一制冷压缩机(11)和第二制冷压缩机(21)电连接。
6.一种如权利要求5所述的适用于加氢站的冷水机组的使用方法，其特征在于：包括三种工作模式：压缩机换热模式、加氢机换热模式和联动工作模式；
所述压缩机换热模式适用于加氢任务轻，只需要将氢气增压至储氢罐内，单独使用压缩机冷水机组(1)的情况，加氢机并不需要冷却水换热；
加氢机换热模式用于加氢任务轻，只需要将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，单独使用加氢机冷水机组(2)，提前对进入加氢机内的氢气进行预冷；
联动工作模式适用于加氢任务重的使用情况，需要将氢气增压至储氢罐内的同时，也将储氢罐内的氢气通过加氢机充入待充气设备内，联合使用压缩机冷水机组(1)和加氢机冷水机组(2)。
7.如权利要求6所述的一种适用于加氢站的冷水机组的使用方法，其特征在于：所述压缩机换热模式的具体工作流程如下：只打开所述第一阀门(41)，关闭所述第二阀门(61)、第三阀门(71)和第四阀门(81)；所述第一水泵(13)常开，冷却水从所述第一蒸发器(12)进入所述第一水泵(13)，打入所述第一换热器(9)的壳程内，对第一换热器(9)的管程内的氢气进行降温，再回到所述第一蒸发器(12)内，所述控制器根据第一温度传感器(42)检测到的水温控制所述第一制冷压缩机(11)；
所述加氢机换热模式具体工作流程如下：只打开所述第二阀门(61)，所述第二水泵(23)常开，冷却水从所述第二蒸发器(22)进入所述第二水泵(23)，打入所述第二换热器(10)的壳程内，对第二换热器(10)的管程内的氢气进行降温，再回到所述第二蒸发器(22)内，所述控制器根据第二温度传感器(62)检测到的水温控制所述第二制冷压缩机(21)；
所述联动工作模式具体工作流程如下：关闭所述第二阀门(61)，打开所述第一阀门(41)、第三阀门(71)和第四阀门(81)，所述第一水泵(13)和第二水泵(23)一直处于开启状态，所述第一水泵(13)不仅为所述压缩机提供冷却水，同时也将冷却水打入所述第二蒸发器(22)内，作为所述第二水泵(23)的水源，所述控制器根据第一温度传感器(42)和第二温度传感器(62)分别检测到的水温控制所述第一制冷压缩机(11)和第二制冷压缩机(21)。
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