CN114383045A - 一种加氢站氢气加注装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢能利用相关的加氢技术领域，具体涉及一种加氢站氢气加注装置，增压加氢设备，所述增压设备与气源之间设置汇流排；所述增压设备包括气动气体增压泵，所述气动气体增压泵连接所述汇流排，还连接驱动气体气路提供空气动力源，并与加氢枪气路连接；所述气动气体增压泵不少于两个，并联连接，设置在一个机柜内。由于将增压设备与加氢机之间的存储罐去掉，增压设备直接通过管路连接加氢枪，有利于实现装备的小型化，利于移动增压设备及其连接的加氢枪，可以灵活的改变加注的位置，有利于更加方便的为燃料汽车加注氢气。采用了气体驱动的增压装置，在增压装置中彻底实现了电和氢气的隔离，从根本上提供了增压过程中的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及氢能利用相关的加氢技术领域，具体涉及一种加氢站氢气加注装置。
背景技术
更多加氢站的建设，有利于氢燃料汽车的推广普及。现有加氢站的氢气加注技术一般采用压缩机将外供气源压缩到氢气存储罐内，通过存储罐内与氢燃料汽车储气瓶之间的压差，将氢气转移到氢燃料汽车储气瓶内，实现氢气的加注，其核心结构及氢气流向为：气源-压缩机-储气罐-加氢机。这种加氢系统的结构存在以下缺点：
由于靠压力差给氢燃料汽车储气瓶加注氢气，加注过程中，存储罐与氢燃料汽车储气瓶之间的压差会逐渐减小，从而降低了加注速度，并影响整体的加注量。为了解决这一问题，一般采用多个储气罐，加注过程中，当一个储气罐压力降到一定数值时就切换到下一个储气罐对氢燃料汽车储气瓶加注。这虽然解决了加注速度和加注量的问题，但增加了氢气加注装置的体积，不利于设备的小型化。
在氢气压缩过程中，采用的压缩机为电驱动的压缩机，由于氢气的易燃易爆性，电驱动的压缩机安全隐患较大。
发明内容
本发明针对背景技术中所提出的问题，提供一种加氢站氢气加注装置，在保证加气速率的同时，有利于设备的小型化，同时从根源上提高加氢装置的安全性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
首先是将增压设备与加氢机之间的存储罐去掉，增压设备直接通过管路连接加氢枪。为了缓解去掉存储罐之后氢气加注的压力波动，在增压设备之前设置汇流排，具体方案如下。
一种加氢站氢气加注装置，包括增压加氢设备，其特征在于，
所述增压设备与气源之间设置汇流排；
所述增压设备包括气动气体增压泵，所述气动气体增压泵连接所述汇流排，还连接驱动气体气路提供空气动力源，并与加氢枪气路连接；
所述气动气体增压泵不少于两个，并联连接，设置在一个机柜内。
进一步的改进，所述汇流排包括主管路，所述主管路连接若干并联的支管路，所述支管路中的一部分用于连接氢气集装格；所述支管路通过直角阀与汇流排主管路连接。
进一步的改进，所述支管路中的一个支管路连接一个氮气瓶，所述氮气瓶与汇流排主管路通过直角阀连接。
进一步的改进，所述汇流排主管路设有放空支路，所述放空支路设置放空截止阀。
进一步的改进，所述驱动气体气路连接空压机，为驱动气体气路提供压力源，驱动气体气路连接所述气动气体增压泵的驱动气体入口。
进一步的改进，所述驱动气体气路设有过滤及气水分离器，并设置驱动气体压力表以及过滤器。
进一步的改进，所述加氢枪气路包括加注支路和排空支路；
所述加注支路连接气动气体增压泵的高压气体出口，设有高压出口叶阀，并通过高压加注软管连接加氢枪，并设置出口安全泄压阀；
所述排空支路连接所述气动气体增压泵的气体泄漏点，以及所述加注支路的安全泄压阀。
进一步的改进，所述加注支路的高压出口叶阀与高压加注软管直接还引出高压放空支路，并通过高压放空叶阀连如所述排空支路。
进一步的改进，所述加氢枪气路在出口压力表之前引出泄压支路，泄压支路设置泄压阀。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的加氢站氢气加注装置将增压设备与加氢机之间的存储罐去掉，增压设备直接通过管路连接加氢枪，在增压设备之前设置汇流排，减轻加注气体压力的波动，有利于实现装备的小型化，利于移动增压设备及其连接的加氢枪，可以灵活的改变加注的位置，有利于更加方便的为燃料汽车加注氢气。
(2)由与采用了气体驱动的增压装置，代替电力驱动的增压装置，在增压装置中彻底实现了电和氢气的隔离，从根本上提供了增压过程中的安全性。
(3)氢气排放口设置为同一排放口，有利于同一管理，提高管理效率。
附图说明
图1是本发明的加氢站氢气加注装置的主要模块及外部连接示意图；
图2是本发明的加氢站氢气加注装置的汇流排的连接结构示意图；
图3是本发明的加氢站氢气加注装置的加压装置的结构示意图；
图4-5是加压装置的气动气体增压泵的增压曲线图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1所示，展示了本实施例提供的加氢站氢气加注装置的主要模块，及与外部设备的工作关系。外购或自产的氢气气源经过汇流排1进入增压装置2，增压装置2利用压缩空气将氢气压缩为高压氢气后通过加氢枪64为燃料电池客车加注氢气，图中虚线线框内部的模块构成本实施例的加氢站氢气加注装置。
其中，增压装置1是实施例的主要改进，采用了气动气体增压泵作为加压的主设备以提高安全性。同时为了提高加压的稳定，在气动气体增压泵之前设置汇流排2，保证气源压力稳定提升加压氢气的压力稳定。并设置多个并联的气动气体增压泵以提高加注效率。同时，由于加氢枪64与增压设备之间不设置储气罐，可以将气动气体增压泵及其管路、辅助元件集成到一个机柜内，通过软管与氢气气源、压缩气体气源连接，有利于本装置的灵活布置，增加加注点的灵活性。
下面对本装置的汇流排和增压装置做具体的介绍。
如图2所示，汇流排1包括主管路11，主管路11连接有5个并联的支管路12，在主管路11与增压设备的连接端设置出口截止阀17。
其中4个支管路用于连接氢气集装格，提高氢气气源。其中1个支管连接一个氮气瓶，以提高安全性。5个支管路均采用软管，软管分别与主管路通过直角阀15连接，与氮气瓶或氢气集装格的连接端设置连接接头16。
汇流排的主管路11还设有放空支路13，放空支路13设置放空截止阀14。汇流排的主管路还设有汇流排压力表18。
汇流排需要靠墙安装或安装在钢结构面，并接地。其中汇流排总长4m，软管中，氢气软管4根，单根3m长，氮气软管1根，单根3m长。
工作参数上，汇流排的工作压力可选20MPa。
如图3所示，增压装置2包括三个并联的气动气体增压泵3，每个气动气体增压泵3连接三个气路，分别为汇流排气路4、驱动气体气路5、加氢枪气路6。汇流排气路4连接气动气体增压泵提供氢气，驱动气体气路5提供压缩空气作为动力源，驱动气动气体增压泵3对汇流排气路4送来的气体增压，氢气在增压后进入加氢枪气路6通过加氢枪对燃料电池汽车加注氢气。
其中，汇流排气路4中，汇流排气路进口41连接汇流排的出口连接端，依次设置进气过滤器42、进气压力表43、进气针阀44、进气单向阀45，然后连接气动气体增压泵3氢气进气口。
驱动气体气路5的气体入口空气压缩机的出口连接，之后依次设置过滤及气水分离器51、驱动气体减压阀52、驱动气体压力表53、驱动气路开关54(采用驱动球阀)，之后连接气动气体增压泵3的驱动气体入口。如图3中的虚线气路所示。
驱动气体气路5还包括驱动气体气路排空支路55，驱动气体气路排空支路55从气动气体增压泵3的驱动气体排放口引出，并设置放空阀56进行排空。
加氢枪气路6从气动气体增压泵3的高压氢气出口引出，之后依次设置出口压力表61、高压出口针阀62，然后通过高压加注软管63连接高压加氢枪64。
加氢枪气路6还包括两个安全放空支路，一条安全放空支路从高压出口针阀62之前引出，设置出口安全液压阀65，另外一条安全放空支路从高压出口针阀62与高压加注软管63之间，并设置高压放空针阀66。两个安全放空支路共用一个高压放空口67。
加氢枪气路6在出口压力表61之前引出泄压支路68，泄压支路68设置泄压阀69防止加氢气路出口压力过高，泄压阀69与放空阀56可以设置在一处。泄压阀69与氢气收集装置连接，回收排出的氢气。
工作过程：
驱动气体(空气)经过驱动气体气路5进入驱动气动气体增压泵3，驱动气动气体增压泵3对汇流排气路4送来的氢气进行加压，然后进入氢枪气路6，由加氢枪64给燃料电池汽车加注氢气。
采用气动气体增压泵作为加压的主设备，以代替现有的以电为驱动力的增压设备，从本质上提高了安全性。
其中，气动气体增压泵可采用德国Maximator的DLE30-2型号，其增压曲线如图4-5所示。
实际工作中可设定的工作参数为：
驱动空气的要求：压缩空气，流量6Nm3/min，压力8bar。
设备增压工作压力：35MPa
增压泵自动关闭压力值设定：35MPa
卸荷阀设置压力：40MPa
管路连接：高压卡套连接方式，耐压压力41.3MPa
设备增压流量：
进气压力150bar，驱动压力7bar，出口压力350bar时，流量10.3kg/h。
进气压力120bar，驱动压力7bar，出口压力350bar时，流量7.5kg/h。
进气压力100bar，驱动压力7bar，出口压力350bar时，流量5.7kg/h。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种加氢站氢气加注装置，包括增压加氢设备，其特征在于，
所述增压设备与气源之间设置汇流排；
所述增压设备包括气动气体增压泵，所述气动气体增压泵连接所述汇流排，还连接驱动气体气路提供空气动力源，并与加氢枪气路连接；
所述气动气体增压泵不少于两个，并联连接，设置在一个机柜内。
2.如权利要求1所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述汇流排包括主管路，所述主管路连接若干并联的支管路，所述支管路中的一部分用于连接氢气集装格；所述支管路通过直角阀与汇流排主管路连接。
3.如权利要求2所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述支管路中的一个支管路连接一个氮气瓶，所述氮气瓶与汇流排主管路通过直角阀连接。
4.如权利要求3所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述汇流排主管路设有放空支路，所述放空支路设置放空截止阀。
5.如权利要求2所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述驱动气体气路连接空压机，为驱动气体气路提供压力源，驱动气体气路连接所述气动气体增压泵的驱动气体入口。
6.如权利要求5所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述驱动气体气路设有过滤及气水分离器，并设置驱动气体压力表以及过滤器。
7.如权利要求2所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述加氢枪气路包括加注支路和排空支路；
所述加注支路连接气动气体增压泵的高压气体出口，设有高压出口叶阀，并通过高压加注软管连接加氢枪，并设置出口安全泄压阀；
所述排空支路连接所述气动气体增压泵的气体泄漏点，以及所述加注支路的安全泄压阀。
8.如权利要求7所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述加注支路的高压出口叶阀与高压加注软管直接还引出高压放空支路，并通过高压放空叶阀连如所述排空支路。
9.如权利要求8所述的加氢站氢气加注装置，其特征在于，所述加氢枪气路在出口压力表之前引出泄压支路，泄压支路设置泄压阀。
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