CN116464917A - 基于天然气管网系统的一体式掺氢装置 - Google Patents

基于天然气管网系统的一体式掺氢装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，包括：连通设置于天然气低压管网上的掺氢储配站；掺氢储配站，包括：储罐区、掺氢工艺区、供应区；储罐区，包括：液态氢储罐、有气态氢储罐、天然气储罐、混合气储罐；掺氢工艺区，包括：与天然气储罐、气态氢储罐、混合气储罐相连通的掺氢撬；供应区，包括：分别与天然气储罐、气态氢储罐相连通的压缩机A、压缩机B，压缩机A、压缩机B分别的出口端连通设有加气机A、加气机B，混合气储罐与原天然气低压管网的用户侧相连通。本发明的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，采用固定用户的原有天然气管路，降低施工、维护成本，缩短施工周期；检测系统更为集中设置，方便维护、维修。

Description

基于天然气管网系统的一体式掺氢装置
技术领域
本发明涉及氢能技术领域，特别涉及基于天然气管网系统的一体式掺氢装置。
背景技术
天然气，顾名思义是指自然界中天然存在的一种气体。天然气在天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，是当今社会工业、生活中普遍使用的一种能源型气体。
氢气，是氢元素形成的一种单质，化学式H2，常温常压下氢气是一种无色无味极易燃烧且难溶于水的气体。早期氢气仅作为填充气体，利用其密度低的特征，运用在飞艇、氢气球；处于安全性的考虑，现在以氦气作为填充物。现代科学大力发展后，氢气被用与航空航天领域，作为燃料使用。
天然气、氢气作为燃料气体，各具有优缺点。目前，天然气、氢气的混合气，能够在保证热效的同时降低碳排放。常规的天然气掺氢工艺是在天然气高压、中压管网的储配站上增设掺氢装置，并另外敷设混合气的输送管路。看见常规的手段，存在以下不足：
1、从新敷设的混合气管网的成本高、周期长；
2、作为输送侧，从新敷设的混合气高压、中压管网中的压力高，更易出现氢脆现象；
3、作为输送侧，管路敷设长，还需要重新设置气体检测装置，并还需定期维护。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，采用固定用户的原有天然气管路，降低施工、维护成本，缩短施工周期；检测系统更为集中设置，方便维护、维修。
本发明解决所采用的技术方案是：
基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，包括：连通设置于天然气低压管网上的掺氢储配站。所述掺氢储配站，包括：储罐区、掺氢工艺区、供应区。
所述储罐区，包括：
液态氢储罐，所述液态氢储罐的出口处连通设置有气态氢储罐，
与天然气低压管网压供侧相连通的天然气储罐，以及混合气储罐。
所述掺氢工艺区，包括：
分别与天然气储罐、气态氢储罐相连通的掺氢撬，所述掺氢撬用于混合等压天然气和气态氢气，掺氢撬的出口端与混合气储罐相连通。
所述供应区，包括：
与天然气储罐相连通的压缩机A，所述压缩机A的出口端连通设置有加气机A；
与气态氢储罐相连通的压缩机B，所述压缩机B的出口端连通设置有加气机B；
所述混合气储罐与原天然气低压管网的用户侧相连通。
进一步的，所述储罐区、供应区、掺氢工艺区之间设置有至少5m的安全距离。
进一步的，所述储罐区内的液态氢储罐：
与液氢卸载点之间设置有至少6m的安全距离；
与天然气储罐之间设置有至少8m的安全距离；
与气态氢储罐之间设置有至少4m的安全距离；
与混合气储罐之间设置有至少6m的安全距离。
进一步的，所述储罐区内：
天然气储罐、气态氢储罐、混合气储罐之间设置有至少5m的安全距离。
进一步的，所述压缩机A与加气机A之间设置有至少4m的安全距离。
进一步的，所述压缩机B与加气机B之间设置有至少4m的安全距离。
进一步的，所述混合气储罐至低压管网的用户侧的连通管路上设置有旁通管路，所述旁通管路上连通设置有压缩机C，用于保证并入管网的混合气压力。
进一步的，所述液态氢储罐外套设有保温夹套；
液态氢储罐与气态氢储罐之间的连通管路上设置有汽化器。
进一步的，所述汽化器外套设有换热夹套，所述换热夹套上连通设置有换热器，所述换热器与液态氢储罐外的保温夹套向连通。
进一步的，所述换热器分别与液态氢储罐、气态氢储罐之间设置有至少3m的安全距离。
本发明基于天然气管网系统的一体式掺氢装置的优点在于：
1、通过各种储罐，使能源气体在掺氢储配站内暂存，以备混合、外送；
2、通过压缩机、加气机，实现天然气、氢气的直接外送；
3、通过对汽化器的冷能的回用，对液态氢储罐进行冷保温，降低冷能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要的附图作简单介绍，下列描述中的附图是本发明的实施方式。
图1是本发明实例提供基于天然气管网系统的一体式掺氢装置管网示意图；
图2是本发明实例提供基于天然气管网系统的一体式掺氢装置流程示意图；
图3是本发明实例提供基于天然气管网系统的一体式掺氢装置汽化流程示意图。
图中：
11、液态氢储罐，12、天然气储罐，13、气态氢储罐，14、混合气储罐，
20、汽化器，21、换热器，
31、压缩机A，32、压缩机B，33、压缩机C，
41、加气机A，42、加气机B，
5、掺氢撬。
具体实施方式
为了更加清楚地、明确地说明本发明的具体实施目的和实施方式，下面将对本发明技术方案进行完整的描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。在未做出创造性劳动的前提下，基于本发明所描述实施例的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，如图1所示，包括：连通设置于天然气低压管网上的掺氢储配站。所述掺氢储配站，包括：储罐区、掺氢工艺区、供应区，所述储罐区、供应区、掺氢工艺区之间设置有至少5m的安全距离。
所述储罐区，如图2所示，包括：
外套设有保温夹套的液态氢储罐11，所述液态氢储罐11的出口处连通设置有气态氢储罐13，液态氢储罐11与气态氢储罐13之间的连通管路上设置有汽化器20，如图3所示，所述汽化器20外套设有换热夹套，所述换热夹套上连通设置有换热器21，所述换热器21与液态氢储罐11外的保温夹套向连通；
与天然气低压管网压供侧相连通的天然气储罐12，以及混合气储罐14，所述混合气储罐14至低压管网的用户侧的连通管路上设置有旁通管路，所述旁通管路上连通设置有33，用于保证并入管网的混合气压力。
所述掺氢工艺区，包括：
分别与天然气储罐12、气态氢储罐13相连通的掺氢撬5，所述掺氢撬5用于混合等压天然气和气态氢气，掺氢撬5的出口端与混合气储罐14相连通。
所述供应区，包括：
与天然气储罐12相连通的压缩机A 31，所述压缩机A 31的出口端连通设置有加气机A 41，用于外送天然气；
与气态氢储罐13相连通的压缩机B 32，所述压缩机B 32的出口端连通设置有加气机B 42，用于外送气态氢气；
所述混合气储罐14与原天然气低压管网的用户侧相连通。
掺氢储配站内各设施的安全条件，包括：
A、储罐区内的液态氢储罐11：
与液氢卸载点之间设置有至少6m的安全距离；
与天然气储罐12之间设置有至少8m的安全距离；
与气态氢储罐13之间设置有至少4m的安全距离；
与混合气储罐14之间设置有至少6m的安全距离。
B、储罐区内：
换热器21分别与液态氢储罐11、气态氢储罐13之间设置有至少3m的安全距离。
天然气储罐12、气态氢储罐13、混合气储罐14之间设置有至少5m的安全距离。
C、供应区内：
所述压缩机A 31与加气机A 41之间设置有至少4m的安全距离。
进一步的，所述压缩机B 32与加气机B 42之间设置有至少4m的安全距离。
压缩机A 31、压缩机B 32设置为隔膜压缩机。
根据上述实施例中基于天然气管网系统的一体式掺氢装置的具体结构，如图2所示，下面从供应侧、掺氢工艺、送外侧进行进一步地说明：
供应侧：
液态氢储罐11：
液态氢储罐11以一用一备的方式，并列设置有两台，并在进、出口的支路管路上分别设置截止阀。
天然气储罐12：
天然气储罐12上连通设置有压力传感器；
天然气低压管网直通至天然气储罐12，并在连通管路上设置有截止阀，该截止阀与天然气储罐12上所设的压力传感器联动设置。
气态氢储罐13：
气态氢储罐13上连通设置有压力传感器；
气态氢储罐13与汽化器20的连通管路上设置有截止阀，该截止阀与气态氢储罐13上所设的压力传感器联动设置。
混合气储罐14：
混合气储罐14上连通设置有压力传感器；
混合气储罐14与掺氢撬5的连通管路上设置有截止阀，该截止阀与混合气储罐14上所设的压力传感器联动设置。
掺氢工艺：
掺氢撬5上设置有多组压力传感器；
掺氢撬5与天然气储罐12并在连通管路上设置有截止阀、调节阀、流量计，该截止阀与掺氢撬5上所设的压力传感器联动设置，该调节阀掺氢撬5上所设的流量计联动设置；
掺氢撬5与气态氢储罐13并在连通管路上设置有截止阀、调节阀、流量计，该截止阀与掺氢撬5上所设的压力传感器联动设置，该调节阀掺氢撬5上所设的流量计联动设置。
送外侧：
压缩机A 31与天然气储罐12的连通管路上设置有截止阀。
压缩机B 32与气态氢储罐13的连通管路上设置有截止阀。
压缩机C 33设置于混合气储罐14至低压管网的用户侧的旁通管路上，并与低压管网联动设置。
以上述依据，本发明基于天然气管网系统的一体式掺氢装置的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
包括：连通设置于天然气低压管网上的掺氢储配站；
所述掺氢储配站，包括：储罐区、掺氢工艺区、供应区；
所述储罐区，包括：
液态氢储罐(11)，所述液态氢储罐(11)的出口处连通设置有气态氢储罐(13)，
与天然气低压管网压供侧相连通的天然气储罐(12)，
混合气储罐(14)；
所述掺氢工艺区，包括：
分别与天然气储罐(12)、气态氢储罐(13)相连通的掺氢撬(5)，所述掺氢撬(5)用于混合等压天然气和气态氢气，掺氢撬(5)的出口端与混合气储罐(14)相连通；
所述供应区，包括：
与天然气储罐(12)相连通的压缩机A(31)，所述压缩机A(31)的出口端连通设置有加气机A(41)，
与气态氢储罐(13)相连通的压缩机B(32)，所述压缩机B(32)的出口端连通设置有加气机B(42)，
所述混合气储罐(14)与原天然气低压管网的用户侧相连通。
2.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述储罐区、供应区、掺氢工艺区之间设置有至少5m的安全距离。
3.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述储罐区内的液态氢储罐(11)：
与液氢卸载点之间设置有至少6m的安全距离；
与天然气储罐(12)之间设置有至少8m的安全距离；
与气态氢储罐(13)之间设置有至少4m的安全距离；
与混合气储罐(14)之间设置有至少6m的安全距离。
4.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述储罐区内：
天然气储罐(12)、气态氢储罐(13)、混合气储罐(14)之间设置有至少5m的安全距离。
5.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述压缩机A(31)与加气机A(41)之间设置有至少4m的安全距离。
6.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述压缩机B(32)与加气机B(42)之间设置有至少4m的安全距离。
7.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述混合气储罐(14)至低压管网的用户侧的连通管路上设置有旁通管路，所述旁通管路上连通设置有压缩机C(33)，用于保证并入管网的混合气压力。
8.根据权利要求1所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述液态氢储罐(11)外套设有保温夹套；
液态氢储罐(11)与气态氢储罐(13)之间的连通管路上设置有汽化器(20)。
9.根据权利要求8所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述汽化器(20)外套设有换热夹套，所述换热夹套上连通设置有换热器(21)，所述换热器(21)与液态氢储罐(11)外的保温夹套向连通。
10.根据权利要求9所述的基于天然气管网系统的一体式掺氢装置，其特征在于：
所述换热器(21)分别与液态氢储罐(11)、气态氢储罐(13)之间设置有至少3m的安全距离。
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