CN113606805A - 一种加氢站用集成化冷水机组及其使用方法 - Google Patents

一种加氢站用集成化冷水机组及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加氢站用集成化冷水机组及其使用方法。冷水机组的水箱、第一水泵和第二换热器的壳程通过第一管路依次连通形成闭合回路,第一管路设有第一阀门,第二换热器的管程与经加氢站压缩机增压后的氢源相连通;水箱、第二水泵、第一换热器的壳程和第三换热器的壳程通过第二管路依次连通形成闭合回路,第二管路上设有第二阀门,第一换热器的管程与制冷压缩机相连通,第三换热器的管程与加氢机预冷氢气源相连通;第一管路与第二管路通过连接管相连通,连接管上设有第三阀门。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,在节能方面也能取得很好的平衡,而且二为一以后使得设备更为紧凑。

Description

一种加氢站用集成化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,尤其涉及一种加氢站用集成化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,也即一个加氢站最少配备2台冷水机组,需要占用额外的设备用地。从两种冷水机组的分析来看,两者原理一致,可以加以改进组合成一台设备。另外,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加氢站用集成化冷水机组。
本发明的一种加氢站用集成化冷水机组,包括水箱、制冷压缩机、第一水泵、第二水泵和第一换热器,所述水箱、第一水泵和第二换热器的壳程通过第一管路依次连通形成闭合回路,位于所述第一水泵和第二换热器之间的管路段上设有第一阀门,所述第二换热器的管程与经加氢站压缩机增压后的氢源相连通;所述水箱、第二水泵、第一换热器的壳程和第三换热器的壳程通过第二管路依次连通形成闭合回路,位于所述第一换热器和第三换热器之间的管路段上设有第二阀门,所述第一换热器的管程与所述制冷压缩机相连通,所述第三换热器的管程与加氢机预冷氢气源相连通;所述第一管路与所述第二管路通过连接管相连通,所述连接管与所述第一管路的连接处位于所述第一阀门和所述第二换热器之间,所述连接管与所述第二管路的连接处位于所述第一换热器和所述第二阀门之间,所述连接管上设有第三阀门。
进一步的,位于所述连接管与所述第一管路的连接处和所述第二换热器之间的管道段上设有第一温度传感器。
进一步的,位于所述连接管与所述第二管路的连接处和所述第三换热器之间的管道段上设有第二温度传感器。
进一步的,所述冷水机组还包括控制器,所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电磁阀,所述控制器与所述制冷压缩机的变频电机、第一阀门、第二阀门和第三阀门电连接。
一种如上述的加氢站用集成化冷水机组的使用方法,其特征在于:包括三种工作模式:单压缩机工作模式、单加氢机工作模式和联动工作模式;
所述单压缩机工作模式适用于加氢任务轻,只需要将氢气增压至储氢罐内,单独使用第二换热器,加氢机并不需要冷却水换热;
单加氢机工作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,单独使用第一换热器和第三换热器的情况;
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,联合第二换热器、第一换热器和第三换热器。
进一步,单压缩机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门和第二阀门关闭,第三阀门、第二水泵打开,水箱内的冷水经过第二水泵、第一换热器、第三阀门出水到第二换热器的壳程,再回到水箱,对第二换热器的管程内的氢气进行降温,在这种工作模式下,控制器根据第一温度传感器检测到的水的温度,来控制制冷压缩机提供的冷量;
单加氢机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门和第三阀门关闭,第二阀门和第二水泵打开,水箱的冷水经过第二水泵、第一换热器的壳程、第二阀门到第三换热器的壳程,再回到水箱,对第三换热器的管程内的氢气进行降温,在这种模式下,控制器根据第二温度传感器检测到的水的温度,来控制制冷压缩机提供的冷量;
联动工作模式的具体工作流程如下:第一阀门、第三阀门、第一水泵和第二水泵一直打开,第二阀门根据是否有待加氢设备选择性打开,在第二阀门也打开时,水箱的冷水分为两个回路,水箱的一部分冷水经过第二水泵、第一换热器的壳程、第二阀门到第三换热器的壳程,再回到水箱,另一部分冷水经过第一水泵、第一阀门与经过第一换热器后的冷水混合到第二换热器的壳程,再回到水箱,去往第三换热器的冷水温度由控制器根据第二温度传感器检测到的水温来控制制冷压缩机实现,去往第二换热器的冷水温度由控制器根据第一温度传感器检测到的水温控制调节阀,进而控制经过连接管的冷水的量来控制去往第二换热器的冷水的温度;第三换热器的壳程的进水温度小于第二换热器的壳程进水温度。
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,而且在联动工作模式时,因为加氢机不是一直在启动,但是压缩机持续启动,第一换热器持续工作,第二管路中持续有低于常温的冷水,这个时候只需要打开第二阀门,就可以对加氢机预冷氢气进行预冷,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。
附图说明
图1为本发明的一种加氢站用集成化冷水机组的结构示意图。
1、水箱;2、制冷压缩机;3、第一水泵;4、第二水泵;5、第二换热器;6、第一换热器;7、第三换热器;8、第一管路;9、第一阀门;10、第二管路;11、第二阀门;12、连接管;13、第三阀门;14、第一温度传感器;15、第二温度传感器;16、控制器。
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,本发明的一种加氢站用集成化冷水机组,包括水箱1、制冷压缩机2、第一水泵3、第二水泵4和第一换热器6,水箱1、第一水泵3和第二换热器5的壳程通过第一管路8依次连通形成闭合回路,位于第一水泵3和第二换热器5之间的管路段上设有第一阀门9,第二换热器5的管程与经加氢站压缩机增压后的氢源相连通;水箱1、第二水泵4、第一换热器6的壳程和第三换热器7的壳程通过第二管路10依次连通形成闭合回路,位于第一换热器6和第三换热器7之间的管路段上设有第二阀门11,第一换热器6的管程与制冷压缩机2相连通,第三换热器7的管程与加氢机预冷氢气源相连通;第一管路8与第二管路10通过连接管12相连通,连接管12与第一管路8的连接处位于第一阀门9和第二换热器5之间,连接管12与第二管路10的连接处位于第一换热器6和第二阀门11之间,连接管12上设有第三阀门13。
为了监控水温,位于连接管12与第一管路8的连接处和第二换热器5之间的管道段上设有第一温度传感器14。
为了监控水温,位于连接管12与第二管路10的连接处和第三换热器7之间的管道段上设有第二温度传感器15。
为了控制水流方向和制冷压缩机2的工作效率,冷水机组还包括控制器16,第一阀门9、第二阀门11和第三阀门13均为电磁阀,控制器16与制冷压缩机2的变频电机、第一阀门9、第二阀门11、第三阀门13、第一温度传感器14和第二温度传感器15电连接。
一种如上述的加氢站用集成化冷水机组的使用方法,包括三种工作模式:单压缩机工作模式、单加氢机工作模式和联动工作模式;
单压缩机工作模式适用于加氢任务轻,只需要将氢气增压至储氢罐内,单独使用第二换热器5,加氢机并不需要冷却水换热;
单加氢机工作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,单独使用第一换热器6和第三换热器7的情况;
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,联合第二换热器5、第一换热器6和第三换热器7。
进一步,单压缩机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门9和第二阀门11关闭,第三阀门13、第二水泵4打开,水箱1内的冷水经过第二水泵4、第一换热器6、第三阀门13出水到第二换热器5的壳程,再回到水箱1,对第二换热器5的管程内的氢气进行降温,在这种工作模式下,控制器16根据第一温度传感器14检测到的水的温度,来控制制冷压缩机2提供的冷量;
单加氢机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门9和第三阀门13关闭,第二阀门11和第二水泵4打开,水箱1的冷水经过第二水泵4、第一换热器6的壳程、第二阀门11到第三换热器7的壳程,再回到水箱1,对第三换热器7的管程内的氢气进行降温,在这种模式下,控制器16根据第二温度传感器15检测到的水的温度,来控制制冷压缩机2提供的冷量;
联动工作模式的具体工作流程如下:第一阀门9、第三阀门13、第一水泵3和第二水泵4一直打开,第二阀门11根据是否有待加氢设备选择性打开,在第二阀门11也打开时,水箱1的冷水分为两个回路,水箱1的一部分冷水经过第二水泵4、第一换热器6的壳程、第二阀门11到第三换热器7的壳程,对第三换热器7的管程内的氢气进行降温,再回到水箱1,另一部分冷水经过第一水泵3、第一阀门9与经过第一换热器6后的冷水混合到第二换热器5的壳程,再回到水箱1,对第二换热器5的管程内的氢气进行降温,去往第三换热器7的冷水温度由控制器16根据第二温度传感器15检测到的水温来控制制冷压缩机2实现,去往第二换热器5的冷水温度由控制器16根据第一温度传感器14检测到的水温控制调节阀,进而控制经过连接管12的冷水的量来控制去往第二换热器5的冷水的温度;第三换热器7的壳程的进水温度小于第二换热器5的壳程进水温度。
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,而且在联动工作模式时,因为加氢机不是一直在启动,但是压缩机持续启动,第一换热器6持续工作,第二管路10中持续有低于常温的冷水,这个时候只需要打开第二阀门11,就可以对加氢机预冷氢气进行预冷,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 (6)

1.一种加氢站用集成化冷水机组,其特征在于:包括水箱(1)、制冷压缩机(2)、第一水泵(3)、第二水泵(4)和第一换热器(6),所述水箱(1)、第一水泵(3)和第二换热器(5)的壳程通过第一管路(8)依次连通形成闭合回路,位于所述第一水泵(3)和第二换热器(5)之间的管路段上设有第一阀门(9),所述第二换热器(5)的管程与经加氢站压缩机增压后的氢源相连通;所述水箱(1)、第二水泵(4)、第一换热器(6)的壳程和第三换热器(7)的壳程通过第二管路(10)依次连通形成闭合回路,位于所述第一换热器(6)和第三换热器(7)之间的管路段上设有第二阀门(11),所述第一换热器(6)的管程与所述制冷压缩机(2)相连通,所述第三换热器(7)的管程与加氢机预冷氢气源相连通;所述第一管路(8)与所述第二管路(10)通过连接管(12)相连通,所述连接管(12)与所述第一管路(8)的连接处位于所述第一阀门(9)和所述第二换热器(5)之间,所述连接管(12)与所述第二管路(10)的连接处位于所述第一换热器(6)和所述第二阀门(11)之间,所述连接管(12)上设有第三阀门(13)。
2.如权利要求1所述的一种加氢站用集成化冷水机组,其特征在于:位于所述连接管(12)与所述第一管路(8)的连接处和所述第二换热器(5)之间的管道段上设有第一温度传感器(14)。
3.如权利要求2所述的一种加氢站用集成化冷水机组,其特征在于:位于所述连接管(12)与所述第二管路(10)的连接处和所述第三换热器(7)之间的管道段上设有第二温度传感器(15)。
4.如权利要求3所述的一种加氢站用集成化冷水机组,其特征在于:所述冷水机组还包括控制器(16),所述第一阀门(9)、第二阀门(11)和第三阀门(13)均为电磁阀,所述控制器(16)与所述制冷压缩机(2)的变频电机、第一阀门(9)、第二阀门(11)和第三阀门(13)电连接。
5.一种如权利要求4所述的加氢站用集成化冷水机组的使用方法,其特征在于:包括三种工作模式:单压缩机工作模式、单加氢机工作模式和联动工作模式;
所述单压缩机工作模式适用于加氢任务轻,只需要将氢气增压至储氢罐内,单独使用第二换热器(5),加氢机并不需要冷却水换热;
单加氢机工作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,单独使用第一换热器(6)和第三换热器(7)的情况;
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,联合第二换热器(5)、第一换热器(6)和第三换热器(7)。
6.如权利要求5所述的一种加氢站用集成化冷水机组的使用方法,其特征在于:单压缩机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门(9)和第二阀门(11)关闭,第三阀门(13)、第二水泵(4)打开,水箱(1)内的冷水经过第二水泵(4)、第一换热器(6)、第三阀门(13)出水到第二换热器(5)的壳程,再回到水箱(1),在这种工作模式下,控制器(16)根据第一温度传感器(14)检测到的水的温度,来控制制冷压缩机(2)提供的冷量;
单加氢机工作模式的具体工作流程如下:第一阀门(9)和第三阀门(13)
关闭,第二阀门(11)和第二水泵(4)打开,水箱(1)的冷水经过第二水泵(4)、第一换热器(6)的壳程、第二阀门(11)到第三换热器(7)的壳程,再回到水箱(1),在这种模式下,控制器(16)根据第二温度传感器(15)检测到的水的温度,来控制制冷压缩机(2)提供的冷量;联动工作模式的具体工作流程如下:第一阀门(9)、第三阀门(13)、第一水泵(3)和第二水泵(4)一直打开,第二阀门(11)根据是否有待加氢设备选择性打开,在第二阀门(11)也打开时,水箱(1)的冷水分为两个回路,水箱(1)的一部分冷水经过第二水泵(4)、第一换热器(6)的壳程、第二阀门(11)到第三换热器(7)的壳程,再回到水箱(1),另一部分冷水经过第一水泵(3)、第一阀门(9)与经过第一换热器(6)后的冷水混合到第二换热器(5)的壳程,再回到水箱(1),去往第三换热器(7)的冷水温度由控制器(16)根据第二温度传感器(15)检测到的水温来控制制冷压缩机(2)实现,去往第二换热器(5)的冷水温度由控制器(16)根据第一温度传感器(14)检测到的水温控制调节阀,进而控制经过连接管(12)的冷水的量来控制去往第二换热器(5)的冷水的温度;第三换热器(7)的壳程的进水温度小于第二换热器(5)的壳程进水温度。
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