CN113790390A - 余热回收利用系统和加氢站 - Google Patents

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Abstract

本申请提出了一种余热回收利用系统和加氢站，属于制氢设备技术领域。余热回收利用系统包括：制氢机，用于制造氢气；压缩机组件，与制氢机相连，压缩机组件用于压缩氢气；加氢机，与压缩机组件相连，加氢机用于输出氢气；余热回收系统，用于将制氢机、压缩机组件和加氢机产生的余热进行回收储存；其中，余热回收系统回收的余热用于制氢机的保温，使制氢机的温度在预设范围内。通过本申请的技术方案，可以将制氢机、压缩机、加氢机的余热回收，减少热量的浪费，同时通过将余热回收系统的余热用于制氢机保温和其它系统供热，可有效提高余热的利用效率。

Description

余热回收利用系统和加氢站
技术领域
本申请属于制氢设备技术领域，具体涉及一种余热回收利用系统和加氢站。
背景技术
制氢加氢一体化加氢站一般采用电解水制氢、甲醇重整制氢和天然气重整制氢等方式现场制氢。一方面，制氢机、压缩机等设备会产生大量的余热，目前这些余热没有得到有效的利用，导致余热大量浪费；另一方面，由于车辆加氢时间随机，制氢机会存在频繁启停的情况。制氢机停止一段时间后再启动，反应器需要达到预定温度才能正常产氢，这一过程不仅需要一定的时间，而且需要消耗一定的能量。当制氢机停机后一般通过电加热的方式对反应器进行保温，从而缩短制氢机重启后至正常产氢的时间，但此方法存在耗电量大的缺点，导致加氢站整体能耗较高。
发明内容
根据本申请的实施例旨在至少改善现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
有鉴于此，根据本申请的实施例的一个目的在于提供一种余热回收利用系统。
根据本申请的实施例的另一个目的在于提供一种加氢站。
为了实现上述目的，本申请第一方面的技术方案提供了一种余热回收利用系统，包括：制氢机，用于制造氢气；压缩机组件，与制氢机相连，压缩机组件用于压缩氢气；加氢机，与压缩机组件相连，加氢机用于输出氢气；余热回收系统，用于将制氢机、压缩机组件和加氢机产生的余热进行回收储存；其中，余热回收系统回收的余热用于制氢机的保温，使制氢机的温度在预设范围内。
根据本申请提供的余热回收利用系统，包括制氢机、压缩机组件、加氢机和余热回收系统。其中，制氢机用于制造氢气，压缩机组件用于压缩氢气，加氢机用于输出氢气到车辆。在制氢机、压缩机组件和加氢机工作过程中，会产生大量的余热，余热回收系统能够将这些余热进行回收储存，从而减少热量的浪费。同时余热回收系统将回收的余热一部分用于制氢机的保温，使制氢机的温度在预设范围内，保证制氢机一直处于适宜温度，另一部分用于其它系统的供热，可以是给加氢站内工作区的供暖系统供热，从而有效提高了余热的利用效率。
另外，本申请提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
上述技术方案中，余热回收利用系统还包括：电加热系统，与制氢机相连，电加热系统用于对制氢机加热。
在该技术方案中，余热回收利用系统还包括电加热系统，电加热系统用于对制氢机加热，使制氢机升温至反应所需温度，从而使制氢机能够开始产氢。
上述技术方案中，余热回收利用系统还包括：控制系统，分别与余热回收系统和电加热系统电连接，控制系统用于控制电加热系统的加热功率和/或控制余热回收系统的热量供应量。
在该技术方案中，余热回收利用系统还包括控制系统，根据制氢机的温度，控制系统控制电加热系统的加热功率和余热回收系统的热量供应量，不仅可以实现余热的高效利用，而且可以大幅度降低耗电量，降低加氢站的能耗。
上述技术方案中，控制系统还用于控制余热回收系统给其它系统供热。
在该技术方案中，控制系统在控制电加热系统的加热功率和余热回收系统的热量供应量的同时，还控制余热回收系统给其它系统供热，使余热得到有效的利用，避免余热浪费。
上述技术方案中，压缩机组件包括：第一压缩机，用于将制氢机产出的氢气进行压缩；第二压缩机，与第一压缩机相连，第二压缩机用于对第一压缩机压缩过的氢气进行压缩。
在该技术方案中，压缩机组件包括第一压缩机和第二压缩机，第一压缩机和第二压缩机串联，制氢机产出的氢气先通过第一压缩机进行一次压缩，再通过第二压缩机进行二次压缩，从而减小氢气储存体积。
上述技术方案中，余热回收利用系统还包括：储氢罐组件，用于储存氢气，储氢罐组件包括：第一储氢罐，分别连接第一压缩机和第二压缩机；第二储氢罐，分别连接第二压缩机和加氢机。
在该技术方案中，余热回收利用系统还包括储氢罐组件，储氢罐组件用于储存氢气。储氢罐组件包括第一储氢罐和第二储氢罐，第一压缩机压缩后的氢气进入第一储氢罐中，第二压缩机从第一储氢罐中吸入氢气并进行压缩，之后从第二压缩机进入第二储氢罐中。第二储氢罐与加氢机相连，从而使加氢机能够输出氢气到氢能车辆。
上述技术方案中，制氢机包括反应器，反应器用于在预设温度下产生氢气；余热回收利用系统还包括：温度传感器，温度传感器用于检测反应器的温度。
在该技术方案中，制氢机包括反应器，余热回收利用系统还包括温度传感器。反应器用于在预设温度下产生氢气，温度传感器能够检测反应器的温度，从而控制反应器的温度在预设范围内。
上述技术方案中，控制系统与温度传感器电连接，控制系统还用于分析温度传感器检测到的反应器的温度。
在该技术方案中，控制系统与温度传感器电连接，能够接收到温度传感器检测到的反应器的温度，通过分析反应器的温度，控制电加热系统的加热功率和余热回收系统的热量供应量，使反应器的温度能够处于预设范围内。
上述技术方案中，储氢罐组件的储量上升到第一预设值时，制氢机停止制氢，控制系统根据反应器的温度，控制电加热系统的加热功率和控制余热回收系统的热量供应量，使反应器的温度在预设范围内。
在该技术方案中，当储氢罐组件的氢气储量上升到一定量时，制氢机停止制氢，压缩机组件也处于待机状态，控制系统根据反应器的温度，控制电加热系统的加热功率和控制余热回收系统的热量供应量，给反应器保温，使反应器的温度处于预设范围内，以便制氢机从热待机状态可以迅速转为制氢状态，提高余热的利用率，降低能耗。
上述技术方案中，储氢罐组件的氢气储量降低到第二预设值时，制氢机开始制氢，余热回收系统将制氢机、压缩机组件和加氢机产生的余热进行回收储存，控制系统控制电加热系统的加热功率和控制余热回收系统的热量供应量，使反应器的温度在预设范围内。
在该技术方案中，当车辆加氢消耗掉储氢罐组件氢气量到一定量时，制氢机从热待机状态迅速转为制氢状态，余热回收系统将制氢机、压缩机组件和加氢机产生的余热进行回收储存，同时控制系统控制电加热系统的加热功率和控制余热回收系统的热量供应量，使反应器的温度在预设范围内，以保证反应器温度处于适宜温度范围，从而减少热量的浪费，提高余热的利用率，降低能耗。
根据本申请第二方面的技术方案提供了一种加氢站，包括：如本申请上述第一方面中任一技术方案的余热回收利用系统。
根据本申请提供的加氢站，包括如本申请上述第一方面中任一技术方案的余热回收利用系统，因而其具有如本申请上述第一方面中任一技术方案的余热回收利用系统的全部有益效果，在此不再赘述。
根据本申请的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本申请的实施例的实践了解到。
附图说明
图1是根据本申请提供的一个实施例的余热回收利用系统的工作原理示意图；
图2是根据本申请提供的一个实施例的余热回收利用系统的结构示意框图；
图3是根据本申请提供的一个实施例的加氢站的结构示意框图。
其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
10：余热回收利用系统；110：制氢机；120：加氢机；130：余热回收系统；140：电加热系统；150：控制系统；160：第一压缩机；170：第二压缩机；180：第一储氢罐；190：第二储氢罐；200：温度传感器；30：加氢站。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解根据本申请的实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对根据本申请的实施例进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，根据本申请的实施例的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解根据本申请的实施例，但是，根据本申请的实施例还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，根据本申请的实施例提供的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图3描述根据本申请提供的一些实施例。
如图1和图2所示，根据本申请的实施例提出的一种余热回收利用系统10，包括制氢机110、压缩机组件、加氢机120和余热回收系统130。具体地，制氢机110用于制造氢气。压缩机组件与制氢机110相连，压缩机组件用于压缩氢气。加氢机120与压缩机组件相连，加氢机120用于输出氢气。余热回收系统130用于将制氢机110、压缩机组件和加氢机120产生的余热进行回收储存。其中，余热回收系统130回收的余热用于制氢机110的保温，使制氢机110的温度在预设范围内。
根据本实施例提供的余热回收利用系统10，包括制氢机110、压缩机组件、加氢机120和余热回收系统130。其中，制氢机110用于制造氢气，压缩机组件用于压缩氢气，加氢机120用于输出氢气到车辆。在制氢机110、压缩机组件和加氢机120工作过程中，会产生大量的余热，余热回收系统130能够将这些余热进行回收储存，从而减少热量的浪费。同时余热回收系统130将回收的余热一部分用于制氢机110的保温，使制氢机110的温度在预设范围内，保证制氢机110一直处于适宜温度，另一部分用于其它系统的供热，可以是给加氢站30内工作区的供暖系统供热，从而有效提高了余热的利用效率。
进一步地，余热回收利用系统10还包括电加热系统140，电加热系统140与制氢机110相连。电加热系统140用于对制氢机110加热，使制氢机110升温至反应所需温度，从而使制氢机110能够开始产氢。
在上述实施例中，余热回收利用系统10还包括控制系统150，控制系统150分别与余热回收系统130和电加热系统140电连接。根据制氢机110的温度，控制系统150控制电加热系统140的加热功率和余热回收系统130的热量供应量，不仅可以实现余热的高效利用，而且可以大幅度降低耗电量，降低加氢站30的能耗。控制系统150在控制电加热系统140的加热功率和余热回收系统130的热量供应量的同时，还控制余热回收系统130给其它系统供热，使余热得到有效的利用，避免余热浪费。
在一些实施例中，压缩机组件包括第一压缩机160和第二压缩机170，第一压缩机160和第二压缩机170串联，制氢机110产出的氢气先通过第一压缩机160进行一次压缩，再通过第二压缩机170进行二次压缩，从而减小氢气储存体积。
进一步地，余热回收利用系统10还包括储氢罐组件，储氢罐组件用于储存氢气。储氢罐组件包括第一储氢罐180和第二储氢罐190，第一压缩机160压缩后的氢气进入第一储氢罐180中，第二压缩机170从第一储氢罐180中吸入氢气并进行压缩，之后从第二压缩机170进入第二储氢罐190中。第二储氢罐190与加氢机120相连，从而使加氢机120能够输出氢气到氢能车辆。
在上述实施例中，制氢机110包括反应器，余热回收利用系统10还包括温度传感器200。反应器用于在预设温度下产生氢气，温度传感器200能够检测反应器的温度。控制系统150与温度传感器200电连接，能够接收到温度传感器200检测到的反应器的温度，通过分析反应器的温度，控制电加热系统140的加热功率和余热回收系统130的热量供应量，使反应器的温度能够处于预设范围内。
在一些实施例中，当储氢罐组件的氢气储量上升到一定量时，制氢机110停止制氢，压缩机组件也处于待机状态，控制系统150根据反应器的温度，控制电加热系统140的加热功率和控制余热回收系统130的热量供应量，给反应器保温，使反应器的温度处于预设范围内，以便制氢机110从热待机状态可以迅速转为制氢状态，另外控制系统150将余热回收系统130中多余的热量提供给加氢站30内工作区的供暖系统供热，从而提高余热的利用率，降低能耗。
在一些实施例中，当车辆加氢消耗掉储氢罐组件氢气量到一定量时，制氢机110从热待机状态迅速转为制氢状态，余热回收系统130将制氢机110、压缩机组件和加氢机120产生的余热进行回收储存，同时控制系统150控制电加热系统140的加热功率和控制余热回收系统130的热量供应量，使反应器的温度在预设范围内，以保证反应器温度处于适宜温度范围，另外控制系统150将余热回收系统130中多余的热量提供给加氢站30内工作区的供暖系统供热，从而减少热量的浪费，提高余热的利用率，降低能耗。
如图3所示，根据本申请的实施例提出的一种加氢站30，包括如上述任一实施例的余热回收利用系统10。
根据本申请的实施例提供的加氢站30，包括如上述任一实施例的余热回收利用系统10，因而其具有如上述任一实施例的余热回收利用系统10的全部有益效果，在此不再赘述。
如图1和图2所示，根据本具体实施例提供的余热回收利用系统10，包括制氢机110、第一压缩机160、第二压缩机170、第一储氢罐180、第二储氢罐190、加氢机120、电加热系统140、余热回收系统130和控制系统150。在保留原电加热系统140的基础上，设置余热回收系统130将制氢机110、压缩机、加氢机120等设备的余热进行回收储存，回收的余热一部分用于制氢机110停机后反应器的保温，一部分为站内工作区的供暖系统供热。控制系统150连接制氢机110、电加热系统140和余热回收系统130，通过对制氢机110内反应器的温度进行实时监测和分析，控制电加热系统140的加热功率和余热回收系统130的供热量，不仅可以实现余热的高效利用，而且可以大幅度降低耗电量，降低整站的能耗。
具体地，开启制氢机110，电加热系统140给制氢机110加热升温至反应所需温度，制氢机110开始产氢，产出的氢气进入第一压缩机160进行压缩，之后从第一压缩机160进入第一储氢罐180中。然后第二压缩机170从第一储氢罐180中吸入氢气并进行压缩，之后从第二压缩机170进入第二储氢罐190中。第二储氢罐190与加氢机120相连，从加氢机120输出氢气到氢能车辆。制氢过程中，余热回收系统130将制氢机110、压缩机和加氢机120等设备产生的热量进行回收储存。控制系统150控制电加热系统140的加热功率和控制余热回收系统130的热量供应量，保证制氢机110的反应器温度处于适宜温度范围。另外控制系统150将余热回收系统130多余的热量给站内工作区的供暖系统供热。
当储氢罐氢气储量达到一定量时，制氢机110停止产氢，压缩机也处于待机状态。制氢机110反应器温度传感器200与控制器相连，控制系统150通过对制氢机110反应器温度的检测和分析，控制电加热系统140的加热功率和控制余热回收系统130的热量供应量，根据制氢机110内反应器适宜的温度范围，对制氢机110进行保温。另外控制系统150将余热回收系统130多余的热量给站内工作区的供暖系统供热。
当车辆加氢消耗掉储氢罐氢气量到一定量时，制氢机110从热待机状态可以迅速转为制氢状态。此时余热回收系统130将制氢机110、压缩机和加氢机120等设备产生的热量进行回收储存，同时控制电加热系统140的加热功率和控制余热回收系统130的热量供应量，保证制氢机110内反应器的温度处于适宜温度范围。另外控制系统150将余热回收系统130多余的热量给站内工作区的供暖系统供热。
综上，本具体实施例具有以下有益效果：
1、通过设置余热回收系统130，可以将制氢机110、压缩机等加氢站设备的热量回收，减少热量的浪费。同时通过将余热回收系统130的热量用于制氢机110保温和供暖系统供热，可有效提高余热的利用效率。
2、通过将余热回收系统130的热量用于制氢机110保温，可有效减少电加热系统140的耗电量，从而降低加氢站整站的能耗。
在根据本申请的实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在根据本申请的实施例中的具体含义。
根据本申请的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述根据本申请的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对根据本申请的实施例的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于根据本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为根据本申请的优选实施例而已，并不用于限制根据本申请的实施例，对于本领域的技术人员来说，根据本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在根据本申请的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在根据本申请的实施例的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种余热回收利用系统，其特征在于，包括：
制氢机(110)，用于制造氢气；
压缩机组件，与所述制氢机(110)相连，所述压缩机组件用于压缩氢气；
加氢机(120)，与所述压缩机组件相连，所述加氢机(120)用于输出氢气；
余热回收系统(130)，用于将所述制氢机(110)、所述压缩机组件和所述加氢机(120)产生的余热进行回收储存；
其中，所述余热回收系统(130)回收的余热用于所述制氢机(110)的保温，使所述制氢机(110)的温度在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述余热回收利用系统还包括：
电加热系统(140)，与所述制氢机(110)相连，所述电加热系统(140)用于对所述制氢机(110)加热。
3.根据权利要求2所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述余热回收利用系统还包括：
控制系统(150)，分别与所述余热回收系统(130)和所述电加热系统(140)电连接，所述控制系统(150)用于控制所述电加热系统(140)的加热功率和/或控制所述余热回收系统(130)的热量供应量。
4.根据权利要求3所述的余热回收利用系统，其特征在于，
所述控制系统(150)还用于控制所述余热回收系统(130)给其它系统供热。
5.根据权利要求4所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述压缩机组件包括：
第一压缩机(160)，用于将所述制氢机(110)产出的氢气进行压缩；
第二压缩机(170)，与所述第一压缩机(160)相连，所述第二压缩机(170)用于对所述第一压缩机(160)压缩过的氢气进行压缩。
6.根据权利要求5所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述余热回收利用系统还包括：
储氢罐组件，用于储存氢气，所述储氢罐组件包括：
第一储氢罐(180)，分别连接所述第一压缩机(160)和所述第二压缩机(170)；
第二储氢罐(190)，分别连接所述第二压缩机(170)和所述加氢机(120)。
7.根据权利要求6所述的余热回收利用系统，其特征在于，
所述制氢机(110)包括反应器，所述反应器用于在预设温度下产生氢气；
所述余热回收利用系统还包括：
温度传感器(200)，所述温度传感器(200)用于检测所述反应器的温度。
8.根据权利要求7所述的余热回收利用系统，其特征在于，
所述控制系统(150)与所述温度传感器(200)电连接，所述控制系统(150)还用于分析所述温度传感器(200)检测到的所述反应器的温度。
9.根据权利要求8所述的余热回收利用系统，其特征在于，
所述储氢罐组件的氢气储量上升到第一预设值时，所述制氢机(110)停止制氢，所述控制系统(150)根据所述反应器的温度，控制所述电加热系统(140)的加热功率和控制所述余热回收系统(130)的热量供应量，使所述反应器的温度在预设范围内。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的余热回收利用系统，其特征在于，
所述储氢罐组件的氢气储量降低到第二预设值时，所述制氢机(110)开始制氢，所述余热回收系统(130)将所述制氢机(110)、所述压缩机组件和所述加氢机(120)产生的余热进行回收储存。
11.一种加氢站，其特征在于，包括：
如权利要求1至10中任一项所述的余热回收利用系统。
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CN114696332A (zh) * 2022-03-23 2022-07-01 无锡隆基氢能科技有限公司 太阳能制氢系统的控制方法、装置、系统及存储介质
CN115991455A (zh) * 2023-02-08 2023-04-21 杭州普菲科空分设备有限公司 一种多塔多段的低能耗制氢装置及其控制系统

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