CN114857488A - 一种节能型加氢系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型加氢系统及其方法,本发明涉及加氢相关领域,包括卸气模块、增压模块、加氢模块、冷却模块,本发明通过在传统加氢站的基础上增设蓄热器单元,将氢气压缩机后端高温氢气及高温液压油的热量回收至蓄热器单元,在夏季工况下,蓄热器将该部分热量散发至环境,蓄热器充当预冷器吸收一部分高温氢气及高温液压油的热量,降低冷水机组的冷却能耗;在冬季工况下,蓄热器将该部分热量传递给液压油,辅助电加热器进行液压油的加热作业,在降低电加热器能耗的同时,实现了节约冷却系统能耗的作用,本发明通过蓄热器实现热量的延迟传递,保证了加氢站系统加热、冷却过程的连续性与有效性,从而降低了加氢站的整体能耗。
Description
技术领域
本发明涉及加氢相关领域,具体为一种节能型加氢系统及其方法。
背景技术
氢能凭借其热值高、来源广、燃烧产物无污染等优势,成为21世纪的绿色能源,是实现碳达峰和碳中和的重要抓手。氢能产业链包括上游制氢、中游储运、加注及下游用氢,在双碳政策的刺激下,加氢站作为产业链关键环节,呈快速发展趋势。
在加氢站中,氢气压缩机作为核心设备,决定了加氢站的加注能力及加注速度。根据工作原理划分,氢气压缩机又可分为液驱式压缩机、隔膜式压缩机及离子压缩机。对于采用液驱式压缩机的加氢站,液压油温度过低或过高均会导致压缩机停机。在夏季,冷却系统除了需要冷却压缩后的高温氢气外,还需对液压油进行冷却。而在冬季,启动加氢站后,电加热器需要先耗时数个小时将液压油加热至一定温度,氢气压缩机才能正常运行。运行后,液压油因压缩产热,还需冷却系统对其进行冷却。由上可知,在加氢站运行过程中存在热量的浪费及冷量的不合理分配,导致不必要的系统能耗,增大了加氢站地运营成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能型加氢系统及其方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种节能型加氢系统,包括卸气模块、增压模块、加氢模块、冷却模块;
所述卸气模块包括低压过滤器、氢气进口球阀、质量流量计及氢气出口球阀,其中氢气依次经过;
所述增压模块包括第一蓄热器和第二蓄热器;
所述加氢模块包括高压过滤器、单向阀、调压阀、第三换热器、温度传感器及加氢枪;
所述冷却模块包括冷却机组、回水阀、旁通阀及出水阀。
作为优选,所述增压模块还包括氢气进口针阀、第一换热器、氢气增压泵、氢气出口针阀,其中氢气依次经过。
作为优选,所述增压模块还包括液压油箱及其辅助设备电加热器,液压油箱从右往左分别为蓄热油回路、驱动油回路及冷却油回路。
作为优选,所述蓄热油回路包含有第一油泵,第一蓄热器,第二蓄热器,其液压油依次经过;
所述驱动油回路包含第二油泵、电磁换向阀、氢气增压泵、第二蓄热器,其液压油分别经过所述第二油泵、所述电磁换向阀、所述氢气增压泵、所述电磁换向阀、所述第二蓄热器;
所述冷却油回路包含有第三油泵及第二换热器,液压油依次经过。
作为优选,所述加氢模块中还包括冷却调节阀,从而使所述温度传感器上的信号传送至所述第三换热器冷却水管路上的所述冷却调节阀上,进而能够根据后端氢气温度调节冷却水流量,以实现对氢气加注温度的有效控制。
作为优选,冷却水自所述冷却模块留出后分三路分别与所述第一换热器、所述第二换热器及所述第三换热器进行热交换。
一种节能型加氢方法,包括以下步骤:
步骤一:检测液压油箱内液压油温度;
步骤二:a启动电加热器,启动油泵第一油泵,蓄热器加热低温液压油,每10分钟重复一次步骤一;
b启动冷却机组,每10分钟重复一次步骤一;
步骤三:启动冷却机组,启动第二油泵泵送液压油,氢气增压泵启动;
步骤四:系统正常运行,蓄热器开始蓄热。
作为优选,在步骤一中若油温小于等于20,跳往步骤二a,若油温大于20小于60跳往步骤三,若油温大于等于60跳往步骤二b。
综上所述,本发明有益效果是:
1、本发明通过在传统加氢站的基础上增设蓄热器单元,将氢气压缩机后端高温氢气及高温液压油的热量回收至蓄热器单元,在夏季工况下,蓄热器将该部分热量散发至环境,蓄热器充当预冷器吸收一部分高温氢气及高温液压油的热量,降低冷水机组的冷却能耗;在冬季工况下,蓄热器将该部分热量传递给液压油,辅助电加热器进行液压油的加热作业,在降低电加热器能耗的同时,实现了节约冷却系统能耗的作用。本发明通过蓄热器实现热量的延迟传递,保证了加氢站系统加热、冷却过程的连续性与有效性,从而降低了加氢站的整体能耗,节约了加氢站的运营成本。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种节能型加氢系统及其方法整体结构示意图;
附图中标记分述如下:1—卸气模块;11—低压过滤器;12—氢气进口球阀;13—质量流量计;14—氢气出口球阀;2—增压模块;21a—氢气进口针阀;21b—氢气出口针阀;22a—第一换热器;22b—第二换热器;23—氢气增压泵;24—电磁换向阀;25a—第一蓄热器;25b—第二蓄热器;26a—第一油泵;26b—第二油泵;26c—第三油泵;27—液压油箱;28—电加热器;3—加氢模块;31—高压过滤器;32—单向阀;33—调压阀;34—第三换热器;35—加氢枪;36—冷却调节阀;37—温度传感器;4—冷却模块;41—冷却机组;42a—回水阀;42b—旁通阀;42c—出水阀。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合图1对本发明进行详细说明,其中,为叙述方便,现对下文所说的方位规定如下:下文所说的上下左右前后方向与图1视图方向的前后左右上下的方向一致,图1为本发明装置的正视图,图1所示方向与本发明装置正视方向的前后左右上下方向一致。
请参阅图1本发明提供的一种实施例:一种节能型加氢系统,包括卸气模块1、增压模块2、加氢模块3、冷却模块4;
所述卸气模块1包括低压过滤器11、氢气进口球阀12、质量流量计13及氢气出口球阀14,其中氢气依次经过;
所述增压模块2包括第一蓄热器25a和第二蓄热器25b;
所述加氢模块3包括高压过滤器31、单向阀32、调压阀33、第三换热器34、温度传感器37及加氢枪35;
所述冷却模块4包括冷却机组41、回水阀42a、旁通阀42b及出水阀42c。
另外,在一个实施例中,所述增压模块2还包括氢气进口针阀21a、第一换热器22a、氢气增压泵23、氢气出口针阀21b,其中氢气依次经过。
另外,在一个实施例中,所述增压模块2还包括液压油箱27及其辅助设备电加热器28,液压油箱27从右往左分别为蓄热油回路、驱动油回路及冷却油回路。
另外,在一个实施例中,所述蓄热油回路包含有第一油泵26a,第一蓄热器25a,第二蓄热器25b,其液压油依次经过;
所述驱动油回路包含第二油泵26b、电磁换向阀24、氢气增压泵23、第二蓄热器25b,其液压油分别经过所述第二油泵26b、所述电磁换向阀24、所述氢气增压泵23、所述电磁换向阀24、所述第二蓄热器25b;
所述冷却油回路包含有第三油泵26c及第二换热器22b,液压油依次经过。
另外,在一个实施例中,所述加氢模块3中还包括冷却调节阀36,从而使所述温度传感器37上的信号传送至所述第三换热器34冷却水管路上的所述冷却调节阀36上,进而能够根据后端氢气温度调节冷却水流量,以实现对氢气加注温度的有效控制。
另外,在一个实施例中,冷却水自所述冷却模块4留出后分三路分别与所述第一换热器22a、所述第二换热器22b及所述第三换热器34进行热交换。
一种节能型加氢方法,包括以下步骤:
步骤一:检测液压油箱内液压油温度;
步骤二:a启动电加热器,启动油泵第一油泵,蓄热器加热低温液压油,每10分钟重复一次步骤一;
b启动冷却机组,每10分钟重复一次步骤一;
步骤三:启动冷却机组,启动第二油泵泵送液压油,氢气增压泵启动;
步骤四:系统正常运行,蓄热器开始蓄热。
另外,在一个实施例中,在步骤一中若油温小于等于20,跳往步骤二a,若油温大于20小于60跳往步骤三,若油温大于等于60跳往步骤二b。
当当加氢站启动时,首先检测液压油箱内液压油温度,当温度低于启动温度时,启动电加热器加热液压油。当液压油温度达到启动温度时,电加热器关闭,第二油泵启动泵油,氢气增压泵开始工作,氢气先后经过卸气模块、增压模块、加氢模块。在增压模块中,氢气因体积压缩温度升高并散热至液压油,氢气增压泵出口端的高温氢气进入第一蓄热器,降低部分温度,再通过第三换热器降低至加氢温度。与此同时,氢气增压泵出口段的高温液压油进入第二蓄热器进行换热降温后再流入液压油箱。在夏季工况时,液压油温度往往能满足启动要求,电加热器无须启动,第一、第二蓄热器吸热后散热至空气;在冬季工况时,液压油温度往往低于启动温度,启动电加热器与第一油泵,低温液压油与第一、第二蓄热器进行换热(热量来源于上一工作周期)升温,提高液压油升温速度。
以上所述,仅为发明的具体实施方式,但发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在发明的保护范围之内。因此,发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种节能型加氢系统,包括卸气模块(1)、增压模块(2)、加氢模块(3)、冷却模块(4),其特征在于:
所述卸气模块(1)包括低压过滤器(11)、氢气进口球阀(12)、质量流量计(13)及氢气出口球阀(14),其中氢气依次经过;
所述增压模块(2)包括第一蓄热器(25a)和第二蓄热器(25b);
所述加氢模块(3)包括高压过滤器(31)、单向阀(32)、调压阀(33)、第三换热器(34)、温度传感器(37)及加氢枪(35);
所述冷却模块(4)包括冷却机组(41)、回水阀(42a)、旁通阀(42b)及出水阀(42c)。
2.根据权利要求1所述的一种节能型加氢系统,其特征在于:所述增压模块(2)还包括氢气进口针阀(21a)、第一换热器(22a)、氢气增压泵(23)、氢气出口针阀(21b),其中氢气依次经过。
3.根据权利要求1所述的一种节能型加氢系统,其特征在于:所述增压模块(2)还包括液压油箱(27)及其辅助设备电加热器(28),液压油箱(27)从右往左分别为蓄热油回路、驱动油回路及冷却油回路。
4.根据权利要求3所述的一种节能型加氢系统,其特征在于:所述蓄热油回路包含有第一油泵(26a),第一蓄热器(25a),第二蓄热器(25b),其液压油依次经过;
所述驱动油回路包含第二油泵(26b)、电磁换向阀(24)、氢气增压泵(23)、第二蓄热器(25b),其液压油分别经过所述第二油泵(26b)、所述电磁换向阀(24)、所述氢气增压泵(23)、所述电磁换向阀(24)、所述第二蓄热器(25b);
所述冷却油回路包含有第三油泵(26c)及第二换热器(22b),液压油依次经过。
5.根据权利要求1所述的一种节能型加氢系统,其特征在于:所述加氢模块(3)中还包括冷却调节阀(36),使所述温度传感器(37)上的信号传送至所述第三换热器(34)冷却水管路上的所述冷却调节阀(36)上。
6.根据权利要求1所述的一种节能型加氢系统及其方法,其特征在于:冷却水自所述冷却模块(4)留出后分三路分别与所述第一换热器(22a)、所述第二换热器(22b)及所述第三换热器(34)进行热交换。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种节能型加氢系统的加氢方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:检测液压油箱内液压油温度;
步骤二:a启动电加热器,启动油泵第一油泵,蓄热器加热低温液压油,
每10分钟重复一次步骤一;
b启动冷却机组,每10分钟重复一次步骤一;
步骤三:启动冷却机组,启动第二油泵泵送液压油,氢气增压泵启动;
步骤四:系统正常运行,蓄热器开始蓄热。
8.根据权利要求1所述的一种节能型加氢方法,其特征在于:在步骤一中若油温小于等于20,跳往步骤二a,若油温大于20小于60跳往步骤三,若油温大于等于60跳往步骤二b。
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