CN206669338U - 氢气输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢气输送装置。该装置包括氢气储罐、天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段；所述氢气储罐用于将压缩氢气供给至所述氢气注入段；所述天然气输送段用于输送天然气；所述氢气注入段用于接收来自所述氢气储罐的氢气、并该氢气与来自所述天然气输送段的天然气混合以形成混合气；所述混合气输送段用于输送所述混合气；所述氢气注入段的内径小于所述天然气输送段的内径，并且所述氢气注入段的内径小于所述混合气输送段的内径。本实用新型的装置对现有的天然气管道进行改造，使得其可以用于输送氢气，这样可以廉价地输送氢气。

Description

氢气输送装置

技术领域

本实用新型涉及一种氢气输送装置，尤其是一种利用现有管道进行氢气输送的装置。

背景技术

氢气燃料电池将化学能直接转化成电能。与燃烧发电相比，它具有很高的能量转化效率。以氢气燃料电池为主要能量转化手段的氢气燃料电池车比传统的汽油和柴油车能量效率要高很多。此外，氢气燃料电池车仅排放水，比汽油和柴油车的排放要清洁很多。与市场上现有的新能源车相比，氢气燃料电池是真正环保的新能源车。

燃料电池的研究可以追溯到100多年以前。目前，燃料电池已经具备了大型商业化的条件。然而，氢气燃料电池车却没有迅速普及；其中一个重要原因就是把氢气从氢气工厂送到氢气加气站很困难。

一方面，可以采用氢气管束运气车运送压缩氢气。例如，CN105090738A公开了一种天然气和氢气的多功能混合加气站，包括天然气供气系统、氢气供气系统、至少一台混气加气机和数据采集与监视控制(SCADA)系统；所述氢气供气系统包括：至少一辆氢气管束运气车，通过管道连接至所述混气加气机，所述每辆氢气管束运气车的下游管道上设有一氢气卸气柱；至少一组高压氢气储气瓶组，通过管道连接至所述混气加气机；所述氢气管束运气车经过对应的氢气卸气柱后通过管道和所述高压氢气储气瓶组连接；至少一台氢气压缩机，连接对应的氢气管束运气车，用于将所述氢气管束运气车中的氢气增压输送至所述混气加气机或所述高压氢气储气瓶组。但是，采用氢气管束运气车运输氢气，其成本太高，不利于普及应用。

另一方面，可以采用氢气管道输送，但需要大量投资新建氢气管道，成本太高。此外，氢气管道输送的所谓氢脆问题是对管道材料和寿命的一个挑战。CN101432399A公开了一种用来增加管线和其它容器的能量容量的高能输送气体和输送所述高能输送气体的方法，所述管线和容器被设计在环境条件下以压缩状态或液化状态运送天然气。甲烷和其它气体用作原料，甲烷来自天然气田、煤床或由氢气与作为一级能源的煤反应衍生。该方法可以给氢气生产提供丰富的来源，但并没有公开采用天然气管道输送氢气，并且存在化学转化过程。

因此，迫切需要一种氢气输送装置，其可以采用现有管道输送氢气，不需要新建管道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢气输送装置，其可以较低的压力地输送氢气。本实用新型的进一步目的在于提供一种氢气输送装置，其可以以节能能量的方式将氢气从氢气工厂送到氢气加气站，而不需要新建管道。

本实用新型采用如下技术方案实现上述目的。

本实用新型提供一种氢气输送装置，所述的装置包括氢气储罐、天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段；所述氢气储罐用于将压缩氢气供给至所述氢气注入段；所述天然气输送段用于输送天然气；所述氢气注入段用于接收来自所述氢气储罐的氢气、并将该氢气与来自所述天然气输送段的天然气混合以形成混合气；所述混合气输送段用于输送所述混合气；所述氢气注入段的内径小于所述天然气输送段的内径，并且所述氢气注入段的内径小于所述混合气输送段的内径。

根据本实用新型的装置，优选地，所述氢气注入段的内径与所述天然气输送段的内径之比为0.1～0.6，并且所述氢气注入段的内径与所述混合气输送段的内径之比为0.1～0.6。

根据本实用新型的装置，优选地，所述天然气输送段与所述氢气注入段之间设置有第一过渡段，且所述混合气输送段与所述氢气注入段之间设置有第二过渡段。

根据本实用新型的装置，优选地，所述第一过渡段为锥形管；且所述第二过渡段为锥形管。

根据本实用新型的装置，优选地，所述天然气输送段和混合气输送段均为天然气输送管道。

根据本实用新型的装置，优选地，所述第一过渡段、氢气注入段和第二过渡段为一体成型结构；或者所述天然气输送段、第一过渡段、氢气注入段、第二过渡段和混合气输送段为一体成型结构。

根据本实用新型的装置，优选地，所述天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段具有相同的中心线。

根据本实用新型的装置，优选地，所述中心线为直线。

根据本实用新型的装置，优选地，所述氢气注入段上设置有氢气注入点，所述氢气储罐通过管线连接至该氢气注入点，并且在所述氢气储罐与所述氢气注入点之间的管线上设置有控制阀。

根据本实用新型的装置，优选地，所述氢气注入点处设置有三通阀。

本实用新型的装置对现有的天然气管道进行改造，使得其可以用于输送氢气，这样可以较低的压力输送氢气。本实用新型不需要新建专门的氢气输送管道，因而大大提高了氢气普及的速度。本实用新型的装置采用特殊的管道设计，使得氢气注入压力远低于天然气管道内压力，从而不需要将氢气加压至很高的程度。这样可以降低输送成本。本实用新型的装置对氢气运输网路的建立，氢气燃料电池车的普及具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种氢气输送装置的结构示意图

附图标记说明如下：

1-天然气输送段、2-氢气注入段、3-混合气输送段、4-氢气储罐、5-第一过渡段、6-第二过渡段、7-控制阀、8-氢气注入点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

在本实用新型中，氢气输送装置表示可以将氢气从氢气生产地输送至氢气使用终端的装置，例如从氢气工厂送到氢气加气站。

在本实用新型中，术语“段”表示具有一定长度的管道。对于天然气输送段和混合气输送段而言，并不限定它们的具体长度。

本实用新型的氢气输送装置包括氢气储罐、天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段。本实用新型的氢气储罐用于将压缩氢气供给至所述氢气注入段。氢气储罐的材质并没有特别限制，只要其可以耐高压即可。本实用新型的氢气储罐表示氢气供给装置，并不意欲限定其具有的形状或结构。本实用新型的压缩氢气为高压氢气，因而其密度较大，有利于提高传输效率。该氢气储罐上设置有氢气出口，用于将压缩氢气通过管线输送至氢气注入段。作为优选，该氢气出口设置在该氢气储罐的下部。

本实用新型的天然气输送段用于输送天然气。该天然气输送段可以为现有的天然气输送管道。该天然气输送段的截面可以为圆形或椭圆形，优选为圆形；其材质并没有特别要求，可以采用铸铁管或钢管等。

本实用新型的混合气输送段用于输送含有氢气和天然气的混合气。该混合气输送段可以为现有的天然气输送管道。该混合气输送段的截面可以为圆形或椭圆形，优选为圆形；其材质并没有特别要求，可以采用铸铁管或钢管等。该混合气输送段可以将混合气输送至用氢气加气站等氢气使用终端。

本实用新型的氢气注入段用于接收来自所述氢气储罐的氢气、并将该氢气与来自所述天然气输送段的天然气混合以形成混合气。该氢气注入段的截面可以为圆形或椭圆形，优选为圆形；其材质并没有特别要求，可以采用铸铁管或钢管等。该氢气注入段的一端为天然气入口，另一端为混合气出口，中部设置有氢气注入点。

本实用新型的第一过渡段设置在天然气输送段与氢气注入段之间；第二过渡段设置在混合气输送段与氢气注入段之间。根据本实用新型的一个实施方式，第一过渡段的一端与天然气输送段的出气口相连通，另一端与氢气注入段的天然气入口相连通；第二过渡段的一端与氢气注入段的混合气出口相连通，另一端与混合气输送段的进气口相连通。在本实用新型中，第一过渡段或第二过渡段可以均为锥形管。所谓的锥形管是指一端直径较大、另一端直径较小、并且两端之间平滑过渡的管道。采用这样的管道，天然气及混合气可以顺畅地改变流速和压力，从而更有利于天然气与氢气的平稳混合。

在本实用新型中，氢气注入段的内径小于天然气输送段的内径。这样，氢气注入段中的天然气压力得到降低，从而保证氢气可以以较低的压力注入其中，进而平稳地与天然气混合。此外，氢气注入段的内径小于混合气输送段的内径。这样，混合气输送段的混合气压力得到提高，以满足正常输送混合气的要求。根据本实用新型的一个实施方式，天然气输送段的内径与混合气输送段的内径相等，这样可以保证二者中的气压接近乃至相同。氢气注入段的内径与天然气输送段的内径之比可以为0.1～0.6，优选为0.15～0.55，更优选为0.2～0.5。氢气注入段的内径与混合气输送段的内径之比为0.1～0.6，优选为0.15～0.55，更优选为0.2～0.5。

在本实用新型中，第一过渡段、氢气注入段和第二过渡段可以是一体成型结构或者为焊接成型的结构；优选为一体成型结构。此外，天然气输送段、第一过渡段、氢气注入段、第二过渡段和混合气输送段可以是一体成型结构或者为焊接成型的结构；优选为一体成型结构。本实用新型的一体成型结构仅仅表示所涉及的部分为一体成型的，并不表示整个天然气输送段为一体成型的，或者整个混合气输送段为一体成型的。采用一体成型的结构，有利于天然气及混合气可以顺畅地改变流速和压力，从而更有利于天然气与氢气的平稳混合。

在本实用新型中，所述天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段具有相同的中心线。以圆形管为例，所谓中心线表示管道的圆心形成的连接线。作为优选，所述中心线为直线。这样可以使得天然气与氢气的平稳混合，降低湍流。

本实用新型的氢气注入段上设置有氢气注入点，其可以设置在氢气注入段的中部。上述氢气储罐通过管线连接至该氢气注入点。例如，上述氢气储罐的氢气出口与该氢气注入点相连通。在氢气储罐与氢气注入点之间的管线上可以设置有控制阀。该控制阀可以调节氢气的注入比例以及流速等，保证氢气平稳注入。根据本实用新型的一个实施方式，该氢气注入点处设置有三通阀。这样可以使得氢气与天然气平稳混合。

实施例1

图1为本实用新型的一种氢气输送装置的结构示意图。由图可知，该装置包括天然气输送段1、氢气注入段2、混合气输送段3和氢气储罐4。氢气储罐4中储存有压缩氢气，其下部设置有氢气出口。该氢气出口通过管线与氢气注入段2相连接。

天然气输送段1为现有的天然气输送管道，其为圆形截面的钢管。混合气输送段3为现有的天然气输送管道，其为圆形截面的钢管。天然气输送段1和混合气输送段3的内径相同。天然气输送段1、氢气注入段2和混合气输送段3具有相同的中心线，且为直线。氢气注入段2的内径与天然气输送段1的内径之比为0.2；氢气注入段2的内径与混合气输送段3的内径之比为0.2。

氢气注入段2为圆形截面的钢管，其一端为天然气入口，另一端为混合气出口，中部设置有氢气注入点8。氢气注入段2的天然气入口通过第一过渡段5与天然气输送段1相连通；氢气注入段2的混合气出口通过第二过渡段6与混合气输送段3相连通。第一过渡段5和第二过渡段6均为锥形管。第一过渡段5、氢气注入段2和第二过渡段6为一体成型结构。氢气注入点8设置在氢气注入段2的中部，其通过管线与氢气储罐4的氢气出口相连接。在氢气储罐4与氢气注入点8之间的管线上设置有控制阀7，用于调节氢气的注入比例以及流速。氢气注入点8处设置有三通阀(未图示)，使得氢气与天然气平稳混合。

来自天然气输送段1的天然气依次通过第一过渡段5和氢气注入段2。随着管道直径的减小，天然气流速增加、压力降低，从而使得氢气能够以较低的压力注入氢气注入段2。氢气与天然气混合之后形成混合气，依次通过氢气注入段2和第二过渡段6，然后进入混合气输送段3。随着管道直径的增加，天然气流速降低、压力上升，这样可以满足正常输送气体的要求。

实施例2

除了将氢气注入段2的内径与天然气输送段1的内径之比改变为0.3、氢气注入段2的内径与混合气输送段3的内径之比改变为0.3之外，其他部件和条件与实施例1相同。

实施例3

除了将第一过渡段5、氢气注入段2和第二过渡段6改变为焊接成型结构之外，其他部件和条件与实施例1相同。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种氢气输送装置，其特征在于，所述的装置包括氢气储罐、天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段；所述氢气储罐用于将压缩氢气供给至所述氢气注入段；所述天然气输送段用于输送天然气；所述氢气注入段用于接收来自所述氢气储罐的氢气、并将该氢气与来自所述天然气输送段的天然气混合以形成混合气；所述混合气输送段用于输送所述混合气；所述氢气注入段的内径小于所述天然气输送段的内径，并且所述氢气注入段的内径小于所述混合气输送段的内径。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氢气注入段的内径与所述天然气输送段的内径之比为0.1～0.6，并且所述氢气注入段的内径与所述混合气输送段的内径之比为0.1～0.6。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述天然气输送段与所述氢气注入段之间设置有第一过渡段，且所述混合气输送段与所述氢气注入段之间设置有第二过渡段。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一过渡段为锥形管；且所述第二过渡段为锥形管。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述天然气输送段和混合气输送段均为天然气输送管道。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一过渡段、氢气注入段和第二过渡段为一体成型结构；或者所述天然气输送段、第一过渡段、氢气注入段、第二过渡段和混合气输送段为一体成型结构。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述天然气输送段、氢气注入段和混合气输送段具有相同的中心线。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述中心线为直线。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述氢气注入段上设置有氢气注入点，所述氢气储罐通过管线连接至该氢气注入点，并且在所述氢气储罐与所述氢气注入点之间的管线上设置有控制阀。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述氢气注入点处设置有三通阀。