CN113653937A - 一种综合加氢站的高效加氢方法 - Google Patents

一种综合加氢站的高效加氢方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113653937A
CN113653937A CN202110834734.XA CN202110834734A CN113653937A CN 113653937 A CN113653937 A CN 113653937A CN 202110834734 A CN202110834734 A CN 202110834734A CN 113653937 A CN113653937 A CN 113653937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
pressure
storage cylinder
cylinder group
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110834734.XA
Other languages
English (en)
Inventor
方沛军
宣锋
姜方
伍远安
曹俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Hyfun Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Hyfun Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Hyfun Energy Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Hyfun Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202110834734.XA priority Critical patent/CN113653937A/zh
Publication of CN113653937A publication Critical patent/CN113653937A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/065—Arrangements for producing propulsion of gases or vapours
    • F17D1/07—Arrangements for producing propulsion of gases or vapours by compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035—High pressure (>10 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/02—Improving properties related to fluid or fluid transfer
    • F17C2260/025—Reducing transfer time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0178—Cars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及一种综合加氢站的高效加氢方法，所述高效加氢方法，包括如下步骤：S1：利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置中的氢气，经充装卸气柜卸气后充装到氢气长管拖车中；S2：当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由中压储氢瓶组经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；S3：当需要向低压储氢瓶组中补充氢气时，启动低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中恢复至低压储氢瓶组的初始氢气压力；S4：循环进行步骤S2和步骤S3，对燃料电池车进行加氢。本发明中的高效加氢方法集35Mpa、70Mpa的氢气加注和充装，提高氢气的利用率。

Description

一种综合加氢站的高效加氢方法
技术领域
本发明涉及氢能技术领域，更具体地讲，涉及一种综合加氢站的高效加氢方法。
背景技术
氢能是一种零碳绿色新能源，符合我国清洁、低碳、安全、高效的能源政策，氢燃料电池汽车更是国家重点支持的对象，因此，加氢站便成了氢燃料电池汽车推广和普及的重要基础设施。
目前，加氢站主要以固定站为主，固定加氢站以35MPa氢气加注为主，即使有70Mpa加注也是预留。
并且常规的70MPa加注压力加氢站，其工艺系统还存在以下问题：一是因储氢瓶组的氢气充装口、氢气输出口为同一端口，当储氢瓶组向加氢机供气时，氢气压缩设备则无法工作，氢气压缩设备的利用率较低，另外也不能及时从外部储氢设备获取氢源，或者加氢站内部供应充足时，不能及时外卖氢气；二是虽被人为划分为高、中、低压三种等级，但储氢瓶组的各储氢瓶额定工作压力相同，高压储氢瓶数量较多，危险性大；三是氢气长管拖车中有5MPa的低压氢气不能使用，此时需更换氢气长管拖车来给压缩机供气，氢气利用率低造成很大的浪费，运输成本相应增加。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种综合加氢站的高效加氢方法，所述高效加氢方法包括如下步骤：
S1：利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置中的氢气，经充装卸气柜卸气后充装到氢气长管拖车中；
利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S2：当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由中压储氢瓶组经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当中压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中，再经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中；
当需要经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由高压储氢瓶组经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当高压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中，再经70Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中；
S3：当需要向低压储氢瓶组中补充氢气时，启动低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中恢复至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中恢复至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中恢复至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S4：循环进行步骤S2和步骤S3，对燃料电池车进行加氢。
优选的，在步骤S1中，当站内制氢装置出现故障时，需要从长管拖车外买氢气时，长管拖车中的氢气可以卸到低压氢气压缩机的入口，经低压氢气压缩机增压后充装至低压储氢瓶组中。
优选的，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制低压储氢瓶组的压力维持到15-20Mpa，当低压储氢瓶组的压力低于15Mpa，则不充装氢气长管拖车，优先给低压储氢瓶组充气，保证低压储氢瓶组的压力在15MPa以上。
优选的，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制中压储氢瓶组的压力维持到35-45Mpa，当中压储氢瓶组的压力低于35Mpa，则启动中压氢气压缩机，优先给中压储氢瓶组充气，保证中压储氢瓶组的压力在35MPa以上。
优选的，在步骤S1中，所述站内制氢装置的氢源可来自天然气，所述站内制氢装置与所述低压氢气压缩机相连的供氢支路上还设置有止回阀。
优选的，所述站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机增压至20MPa后，储存进低压储氢瓶组当中，当所述低压储氢瓶组储满后，所述站内制氢装置制取的氢气还可通过充气柱储存进氢气长管拖车当中。
优选的，在步骤S2中，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，氢气长管拖车中的氢气通过卸气系统和中压氢气压缩机增压至45Mpa，储存在中压储氢瓶组内，当将所述中压储氢瓶组充压至45MPa时，中压氢气压缩机自动停止增压，此时，
当氢气长管拖车中氢气的压力小于8MPa或者人为选择切换使中压氢气压缩机从低压储氢瓶组内取气向中压储氢瓶组内增压时，所述站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机优先向低压储氢瓶组内增压，当所述低压储氢瓶组内的压力达到设定压力时，自动给所述氢气长管拖车充氢。
优选的，所述中压储氢瓶组包括低压瓶、中压瓶和高压瓶，所述低压瓶、所述中压瓶和所述高压瓶的数量比为6：5：3。
优选的，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，所述低压瓶、所述中压瓶和所述高压瓶中的任何一个压力低于设定值时，则中压氢气压缩机启动给该中压储氢瓶增压，当有车辆不断来加氢，所述高压瓶的氢气压力低于设定值时，则优先给所述高压瓶增压，所述中压瓶和所述低压瓶前的气动阀自动关闭，以保证所述高压瓶在较短时间内充氢高于35MPa，确保车辆能加到35MPa；
当所述高压瓶内的氢气压力低于35MPa，且所述高压瓶的氢气压力和车载瓶串氢平衡时，中压氢气压缩机直接给燃料电池车充氢，当增压至35MPa后，停止加氢工作，然后继续给所述高压瓶、所述中压瓶和所述低压瓶增压至45MPa。
优选的，当中压氢气压缩机向所述中压储氢瓶组增压充氢时，按高压瓶、中压瓶、低压瓶顺序充气，而当所述中压储氢瓶组向燃料电池车加氢时，则按低压瓶、中压瓶、高压瓶顺序取气。
相对于现有技术，本发明中综合加氢站的高效加氢方法，具有以下有益效果：
1、本发明能够在一个加氢站中实现两种加注压力的氢气加注，提高了氢气压缩设备和储氢设备的利用率。
2、通过将氢气长管拖车连接到低压氢气压缩机入口，低压氢气压缩机能够抽取氢气长管拖车中的低压氢气，使氢气长管拖车中的压力能卸到1Mpa，大幅提高了氢气利用率，氢气的高效利用，较常规加氢站氢气利用率提高了20％；
3、顺序控制阀组的设计和逻辑设定，实现分级加注要求，解决中压储氢瓶组给车辆充氢时，压缩机可同时给中压储氢瓶组中需要增压的瓶组充氢，且不会导致加氢过程中压缩机的分流，即同时给中压储氢瓶组中某气瓶和车辆充氢，从而极大影响对车辆的加氢速度；
4、在压缩机不变的前提下，通过逻辑控制，将中压压缩机和高压压缩机的排气量提高60％和50％。
附图说明
图1为本发明实施例中综合加氢站的高效加氢方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中综合加氢站的高效加氢系统的示意图；
图3为本发明实施例中综合加氢站的高效加氢方法中顺序控制阀组的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例根据，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1-3，本发明实施例提供了一种综合加氢站的高效加氢方法，所述高效加氢方法包括如下步骤：
S1：利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置中的氢气，经充装卸气柜卸气后充装到氢气长管拖车中；
利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S2：当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由中压储氢瓶组经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当中压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中，再经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中；
当需要经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由高压储氢瓶组经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当高压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中，再经70Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中；
S3：当需要向低压储氢瓶组中补充氢气时，启动低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中恢复至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中恢复至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中恢复至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S4：循环进行步骤S2和步骤S3，对燃料电池车进行加氢。
具体地，在步骤S1中，当站内制氢装置出现故障时，需要从长管拖车外买氢气时，长管拖车中的氢气可以卸到低压氢气压缩机的入口，经低压氢气压缩机增压后充装至低压储氢瓶组中。
由此，当站内制氢装置出问题，需要外买氢气时，具备卸气功能，长管拖车的氢气可以卸到低压氢气压缩机入口(长管加氢站如果没有低压氢气压缩机，拖车中的压力仅能卸到5Mpa，造成极大的浪费，通过卸到低压氢气压缩机的入口，拖车中的压力能卸到1Mpa，大幅提高了氢气利用率。
具体地，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制低压储氢瓶组的压力维持到15-20Mpa，当低压储氢瓶组的压力低于15Mpa，则不充装氢气长管拖车，优先给低压储氢瓶组充气，保证低压储氢瓶组的压力在15MPa以上。
由此，顺序控制阀组的工艺设计和逻辑设定，实现分级加注要求和解决储氢瓶组给车辆充氢时，压缩机可同时给储氢瓶组中需要增压的瓶组充氢，且不会导致加氢过程中压缩机的分流，即同时给储氢瓶组中的某组气瓶和车辆充氢，从而极大影响对车辆的加氢速度。
具体地，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制中压储氢瓶组的压力维持到35-45Mpa，当中压储氢瓶组的压力低于35Mpa，则启动中压氢气压缩机，优先给中压储氢瓶组充气，保证中压储氢瓶组的压力在35MPa以上。
由此，通过逻辑控制，可以控制低、中压瓶组的压力维持到一定的值(普通加氢站45Mpa压缩机的排气量500Nm3/h@12.5Mpa(5-20Mpa的平均值)，由于保证低压瓶组压力在15MPa以上，从而保证中压氢气压缩机的排量)，则中压氢气压缩机的平均进气压力17.5Mpa，这时45Mpa压缩机排气量在800Nm3/h@17.5Mpa，排气量增加了60％。
同理，中压氢气压缩机的正常进气压力是15-45Mpa，排气量300Nm3/h@30Mpa，如果控制中压瓶组的压力在35-45Mpa(当中压瓶组压力低于35Mpa则启动中压压缩机，保证中压瓶组压力在35MPa以上，保证高压压缩机排量)，则平均进气压力40Mpa，这时高压氢气压缩机的排气量在450Nm3/h@40Mpa，排气量增加了50％。
具体地，在步骤S1中，站内制氢装置的氢源可来自天然气，站内制氢装置与低压氢气压缩机相连的供氢支路上还设置有止回阀。
由此，该止回阀可以在氢气长管拖车向低压储氢瓶组供氢时，防止氢气流向站内制氢装置。
具体地，当站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机增压至20MPa后，储存进低压储氢瓶组当中，当所述低压储氢瓶组储满后，所述站内制氢装置制取的氢气还可通过充气柱储存进氢气长管拖车当中。
具体地，在步骤S2中，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，氢气长管拖车中的氢气通过卸气系统和中压氢气压缩机增压至45Mpa，储存在中压储氢瓶组内，当将所述中压储氢瓶组充压至45MPa时，中压氢气压缩机自动停止增压，此时，当氢气长管拖车中氢气的压力小于8MPa或者人为选择切换使中压氢气压缩机从低压储氢瓶组内取气向中压储氢瓶组内增压时，所述站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机优先向低压储氢瓶组内增压，当所述低压储氢瓶组内的压力达到设定压力时，自动给所述氢气长管拖车充氢。
具体地，中压储氢瓶组包括低压瓶、中压瓶和高压瓶，其中低压瓶、中压瓶和高压瓶的数量比为6：5：3。
由此，在中压储氢瓶组分组设计过程中，低、中和高压瓶的总水容积为14m3，并按6：5：3比例分级。
具体地，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，低压瓶、中压瓶和高压瓶中的任何一个压力低于设定值时，则中压氢气压缩机启动给该中压储氢瓶增压，当有车辆不断来加氢，高压瓶的氢气压力低于设定值时，则优先给高压瓶增压，中压瓶和低压瓶前的气动阀自动关闭，以保证高压瓶在较短时间内充氢高于35MPa，确保车辆能加到35MPa；
当高压瓶内的氢气压力低于35MPa，且高压瓶的氢气压力和车载瓶串氢平衡时，中压氢气压缩机直接给燃料电池车充氢，当增压至35MPa后，停止加氢工作，然后继续给高压瓶、中压瓶和低压瓶增压至45MPa。
由此，当向燃料电池车进行35Mpa加注时，任何一个45MPa中压储氢瓶的压力低于设定值时，压缩机启动给该储氢瓶增压；当有车辆不断来加氢，且高压瓶的氢气压力低于设定值时，则优先给高压瓶进行增压，中、低压瓶前的气动阀自动关闭，以保证高压瓶能够在较短时间内充氢高于35MPa，确保燃料电池车辆能加到35MPa。
在给燃料电池车辆连续加氢时，致使高压瓶内的氢气压力低于35MPa，当高压瓶的氢气压力和车载瓶串氢平衡时(此时车载瓶的压力小于35MPa)，氢气压缩机直接给燃料电池车辆充氢，当增压至35MPa后，停止加氢工作，然后继续给高压、中压、低压瓶增压至45MPa。
以上所有加氢控制都是通过PLC自动检测、判断和控制，减少站内加氢员的运行操作负荷，提高了整站的安全性、可靠性、稳定性以及加氢效率，充分发挥了氢气压缩机的增压高效性以及中压储氢瓶组的利用率。
具体地，当中压氢气压缩机向中压储氢瓶组增压充氢时，按高压瓶、中压瓶、低压瓶顺序充气，而当中压储氢瓶组向燃料电池车加氢时，则按低压瓶、中压瓶、高压瓶顺序取气。
由此，本方案中采用分级加注模式，即将中压储氢瓶组分成三级，通过编组方法将之分为高、中、低三组。当中压氢气压缩机向中压储氢瓶组充氢时，按高、中、低压顺序充气；而当中压储氢瓶组向燃料电池车加氢时，则按低、中、高压顺序取气。
分级加注极大的提高了中压储氢瓶组的取气率，只要保证在连续加注过程中，中压氢气压缩机给高压瓶不断充氢，且压力不低于35MPa，低压瓶、中压瓶内的氢气压力可不断降低。
虽然本公开披露根据上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置中的氢气，经充装卸气柜卸气后充装到氢气长管拖车中，
利用低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S2：当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由中压储氢瓶组经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当中压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中，再经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经35Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组当中；
当需要经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气时，由高压储氢瓶组经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；当高压储氢瓶组中的氢气压力不足以使燃料电池车的氢气压力达到要求值时，
切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中，再经70Mpa加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值；
或者切换启动高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，并在增压后直接经70Mpa高压加氢机向燃料电池车加注氢气，直至燃料电池车的氢气压力达到要求值，然后利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组当中；
S3：当需要向低压储氢瓶组中补充氢气时，启动低压氢气压缩机抽取来自于站内制氢装置或氢气长管拖车中的氢气，增压后充装至低压储氢瓶组中恢复至低压储氢瓶组的初始氢气压力；利用中压氢气压缩机抽取低压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至中压储氢瓶组中恢复至中压储氢瓶组的初始氢气压力；利用高压氢气压缩机抽取中压储氢瓶组中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢瓶组中恢复至高压储氢瓶组的初始氢气压力；
S4：循环进行步骤S2和步骤S3，对燃料电池车进行加氢。
2.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，在步骤S1中，当站内制氢装置出现故障时，需要从长管拖车外买氢气时，长管拖车中的氢气可以卸到低压氢气压缩机的入口，经低压氢气压缩机增压后充装至低压储氢瓶组中。
3.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制低压储氢瓶组的压力维持到15-20Mpa，当低压储氢瓶组的压力低于15Mpa，则不充装氢气长管拖车，优先给低压储氢瓶组充气，保证低压储氢瓶组的压力在15MPa以上。
4.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，在步骤S3中，通过顺序控制阀组，控制中压储氢瓶组的压力维持到35-45Mpa，当中压储氢瓶组的压力低于35Mpa，则启动中压氢气压缩机，优先给中压储氢瓶组充气，保证中压储氢瓶组的压力在35MPa以上。
5.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，在步骤S1中，所述站内制氢装置的氢源可来自天然气，所述站内制氢装置与所述低压氢气压缩机相连的供氢支路上还设置有止回阀。
6.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，所述站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机增压至20MPa后，储存进低压储氢瓶组当中，当所述低压储氢瓶组储满后，所述站内制氢装置制取的氢气还可通过充气柱储存进氢气长管拖车当中。
7.根据权利要求1所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，在步骤S2中，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，氢气长管拖车中的氢气通过卸气系统和中压氢气压缩机增压至45Mpa，储存在中压储氢瓶组内，当将所述中压储氢瓶组充压至45MPa时，中压氢气压缩机自动停止增压，此时，
当氢气长管拖车中氢气的压力小于8MPa或者人为选择切换使中压氢气压缩机从低压储氢瓶组内取气向中压储氢瓶组内增压时，所述站内制氢装置制取的氢气通过低压氢气压缩机优先向低压储氢瓶组内增压，当所述低压储氢瓶组内的压力达到设定压力时，自动给所述氢气长管拖车充氢。
8.根据权利要求7所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，所述中压储氢瓶组包括低压瓶、中压瓶和高压瓶，所述低压瓶、所述中压瓶和所述高压瓶的数量比为6：5：3。
9.根据权利要求8所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，当需要经35Mpa低压加氢机向燃料电池车加注氢气时，所述低压瓶、所述中压瓶和所述高压瓶中的任何一个压力低于设定值时，则中压氢气压缩机启动给该中压储氢瓶增压，当有车辆不断来加氢，所述高压瓶的氢气压力低于设定值时，则优先给所述高压瓶增压，所述中压瓶和所述低压瓶前的气动阀自动关闭，以保证所述高压瓶在较短时间内充氢高于35MPa，确保车辆能加到35MPa；
当所述高压瓶内的氢气压力低于35MPa，且所述高压瓶的氢气压力和车载瓶串氢平衡时，中压氢气压缩机直接给燃料电池车充氢，当增压至35MPa后，停止加氢工作，然后继续给所述高压瓶、所述中压瓶和所述低压瓶增压至45MPa。
10.根据权利要求9所述的综合加氢站的高效加氢方法，其特征在于，当中压氢气压缩机向所述中压储氢瓶组增压充氢时，按高压瓶、中压瓶、低压瓶顺序充气，而当所述中压储氢瓶组向燃料电池车加氢时，则按低压瓶、中压瓶、高压瓶顺序取气。
CN202110834734.XA 2021-07-23 2021-07-23 一种综合加氢站的高效加氢方法 Pending CN113653937A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110834734.XA CN113653937A (zh) 2021-07-23 2021-07-23 一种综合加氢站的高效加氢方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110834734.XA CN113653937A (zh) 2021-07-23 2021-07-23 一种综合加氢站的高效加氢方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113653937A true CN113653937A (zh) 2021-11-16

Family

ID=78489779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110834734.XA Pending CN113653937A (zh) 2021-07-23 2021-07-23 一种综合加氢站的高效加氢方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113653937A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109140226A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种适用于35或70MPa加注压力的加氢方法和系统
WO2019009794A1 (en) * 2017-07-07 2019-01-10 Boh Westerlund HYDROGEN REFUELING STATION COMPRISING A FILLING TANK
CN109185699A (zh) * 2018-10-17 2019-01-11 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统
CN109237296A (zh) * 2018-09-21 2019-01-18 浙江昊凡科技有限公司 一种应用于加氢站的氢气供给方法及系统
CN111692521A (zh) * 2020-07-22 2020-09-22 上海岚泽能源科技有限公司 一种高效灵活的多模式加氢站
CN213118453U (zh) * 2020-06-12 2021-05-04 北京普发动力控股股份有限公司 加氢站用加氢顺序优化控制系统
CN213299608U (zh) * 2020-07-22 2021-05-28 上海岚泽能源科技有限公司 一种多模式加氢站
CN112984370A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 北京伯肯节能科技股份有限公司 一种加氢站用顺序盘系统及其使用方法
CN113090933A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 国家能源投资集团有限责任公司 一种加氢站的控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019009794A1 (en) * 2017-07-07 2019-01-10 Boh Westerlund HYDROGEN REFUELING STATION COMPRISING A FILLING TANK
CN109237296A (zh) * 2018-09-21 2019-01-18 浙江昊凡科技有限公司 一种应用于加氢站的氢气供给方法及系统
CN109140226A (zh) * 2018-10-17 2019-01-04 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种适用于35或70MPa加注压力的加氢方法和系统
CN109185699A (zh) * 2018-10-17 2019-01-11 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统
CN113090933A (zh) * 2020-01-08 2021-07-09 国家能源投资集团有限责任公司 一种加氢站的控制方法
CN213118453U (zh) * 2020-06-12 2021-05-04 北京普发动力控股股份有限公司 加氢站用加氢顺序优化控制系统
CN111692521A (zh) * 2020-07-22 2020-09-22 上海岚泽能源科技有限公司 一种高效灵活的多模式加氢站
CN213299608U (zh) * 2020-07-22 2021-05-28 上海岚泽能源科技有限公司 一种多模式加氢站
CN112984370A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 北京伯肯节能科技股份有限公司 一种加氢站用顺序盘系统及其使用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109185699B (zh) 同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统
CN109140226B (zh) 一种适用于35MPa或70MPa加注压力的加氢方法
CN109185698B (zh) 一种高效加氢方法和系统
CN113586948B (zh) 一种加氢站高效加氢的优化控制方法
CN110939860B (zh) 加氢站控制系统、方法以及加氢站
CN113007596A (zh) 一种氢气加注系统及加氢站
CN209084396U (zh) 一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统
CN108930911B (zh) 一种加氢站氢能源的供给方法及系统
CN113375045A (zh) 一种液氢加氢站bog回收利用系统及方法
CN108613012A (zh) 一种加氢站气动式氢气压缩储气系统
CN113375047B (zh) 一种双压缩系统运行的氢站及其运行方法
CN209084395U (zh) 一种高效加氢系统
CN211600223U (zh) 一种车辆加注系统
CN113653937A (zh) 一种综合加氢站的高效加氢方法
CN210014208U (zh) 一种提高hcng卸车效率节约能源的装置
CN217208898U (zh) 一种制氢加氢一体站控制系统
CN106481972A (zh) 加气站及其动力装置和控制方法
CN215294565U (zh) 一种氢气供给系统
CN100542860C (zh) 加气子站自补稳压充气法及装置
CN205746013U (zh) 一种lng加注系统
CN114458959B (zh) 一种加氢站氢气使用效率提升工艺
CN219160128U (zh) 一种高效率充气装置
CN201245140Y (zh) 加气子站自补稳压充气装置
CN206036665U (zh) 一种用于汽车钢瓶的天然气回收系统
CN218819623U (zh) 一种移动式加氢装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211116