CN207716086U - 氢压机撬装加氢设备的加氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其包括置于撬装外壳内的以下组件：增压组件中隔膜压缩机的进气口连设一氢气进管，氢气进管的端部设有与氢气运输车的卸气口相连的输入端，所述隔膜压缩机的出气口与氢气出管相连，且氢气出管流经第一冷却换热件处降温；加氢机，加氢机的进气管路与氢气出管相连，且进气管路流经第二冷却换热件处降温；循环管路，循环管路的一端与氢气进管相连通，循环管路的另一端与氢气出管相连通；控制器，氢气进管、氢气出管和循环管路上分别设有控制管路通断的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，第一控制阀和第二控制阀、第三控制阀均与控制器相连。本实用新型整个加氢系统结构布置紧凑，占地面积小，且其加氢能力大。

Description

氢压机撬装加氢设备的加氢系统

技术领域

本实用新型涉及加氢站技术领域，特别是涉及一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统及其加氢方法。

背景技术

氢燃料电池汽车技术因其高效率和零排放等优点，成为本世纪最理想、最有可能替代传统汽车动力系统的技术。发展燃料电池汽车技术将可同时彻底解决车辆发展所带来的能源和环境问题，真正实现汽车产业的可持续发展，因此得到了世界各国政府和企业的高度重视，特别是美国、日本和德国及其企业都加大了燃料电池汽车的研发与示范并且取得了重大进展，预计在未来的5至10年内燃料电池汽车将正式进入市场。燃料电池汽车使用氢气为燃料，主要通过加氢站为其提供氢气加注服务。因此随着燃料电池汽车的快速发展，对大规模氢基础配套设施的需求也越来越迫切，戴姆勒，福特，通用欧宝，本田，现代起亚，雷诺日产和丰田等多家车企联合签署了一封致能源公司和政府机构的公开信，指出近年起将有显著数量的燃料电池汽车推向市场，因此迫切需要建设氢基础设施，尤其是在德国、美国、日本和韩国等重点市场。

氢能已经纳入我国能源战略，成为我国优化能源消费结构和保障国家能源供应安全的战略选择。而氢能产业基础装备的研制和产业化是发展氢能的前置条件，据《中国氢能产业基础设施蓝皮书(2016)》路线图规划，至2020年，我国以能源形式利用的氢气产能规模将达到720亿m³；加氢站数量达到100座；氢燃料电池车辆达到1万辆；氢能轨道交通车辆达到50列；行业总产值达到3000亿元。

目前35MPa加氢站的相关技术与工程化应用已经在中国逐步推广，流程、装备日趋成熟，标准、规范日趋完善，运行安全稳定可靠。35MPa加氢站的关键设备，如隔膜式氢气压缩机、高压储氢瓶组、加氢机等，已经开始逐步国产化设计和生产。

目前，在城市建成区土地资源有限，需要占地面积小的撬装化加氢设备。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统，用于解决现有技术中加氢站占地面积大，难以灵活加氢的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其包括置于撬装外壳内的以下组件：

增压组件，包括隔膜压缩机、驱动隔膜压缩机动作的驱动组件，所述隔膜压缩机的进气口连设一氢气进管，氢气进管的端部设有与氢气运输车的卸气口相连的输入端，所述隔膜压缩机的出气口与氢气出管相连，且氢气出管流经第一冷却换热件处降温；

加氢机，加氢机的进气管路与所述氢气出管相连，且进气管路流经第二冷却换热件处降温；

循环管路，所述循环管路的一端与所述氢气进管相连通，循环管路的另一端与所述氢气出管相连通；

控制器，所述氢气进管、所述氢气出管和所述循环管路上分别设有控制管路通断的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，第一控制阀和第二控制阀、第三控制阀均与控制器相连。

优选的，所述第一冷却换热件为与第一冷却机组相连的冷却盘管，第一冷却机组紧邻所述增压组件设置且受所述控制器控制。

优选的，所述隔膜压缩机的进油管路经第三冷却换热件换热降温，且第三冷却换热件与所述第一冷却机组相连。

优选的，所述第二冷却换热件为循环冷却管，且循环冷却管的进口和出口均具有与置于所述撬装外壳外的第二冷却机组相连的端部。

优选的，还包括固定置于所述撬装外壳外的储氢瓶组，所述储氢瓶组的进气管与所述氢气出管连通，所述储氢瓶组的进气管上设有控制管路通断的开关阀。

优选的，还包括氮气吹扫系统，氮气吹扫系统包括氮气储罐，以及氮气吹扫管，氮气吹扫管的一端与氮气储罐相连，氮气吹扫管的另一端与所述氢气进管相连通，所述氢气出管与排空管相连通。

如上所述，本实用新型的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，具有以下有益效果：采用隔膜压缩机其加氢增压能力强，为增强其增压能力实现更好的为燃料电池车充氢，本实用新型还设有对增压后的氢气进行冷却的第一冷却换热件和第二冷却换热件，以确保隔膜压缩机在充氢时的正常使用以及增压后氢气的正常使用；本实用新型的整个加氢系统结构布置紧凑，占地面积小，且其加氢能力大，可以采用连续分级加注，日加注量500kg/12小时；当外置储氢瓶组时，储氢能力大。

附图说明

图1显示为本实用新型的氢压机撬装加氢设备的加氢系统的管路流向示意图。

图2显示为本实用新型的氢压机撬装加氢设备的加氢系统的立体图。

元件标号说明

1 第三控制阀

2 第一控制阀

3 第四控制阀

4 第五控制阀

5 第二控制阀

6、7、8 管道阀

100 撬装外壳

201 隔膜压缩机

202 第一冷却换热件

203 驱动电机

204 第一冷却机组

205 驱动带轮

301 氢气直通管

302 氢气进管

303 氢气出管

304 循环管路

305 氮气吹扫管

306 排空管

401 第二冷却换热件

402 加氢机

403 第二冷却换热件的进管

404 第二冷却换热件的出管

405 第二冷却机组

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1及图2所示，本实用新型提供一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其包括置于撬装外壳100内的以下组件：

增压组件，包括隔膜压缩机201、驱动隔膜压缩机动作的驱动组件，所述隔膜压缩机201的进气口连设一氢气进管302，氢气进管302的端部设有与氢气运输车的卸气口相连的输入端，所述隔膜压缩机201的出气口与氢气出管303相连，且氢气出管303流经第一冷却换热件202处降温；

加氢机402，加氢机402的进气管路与所述氢气出管303相连，且加氢机402的进气管路流经第二冷却换热件401处降温；

循环管路304，所述循环管路304的一端与所述氢气进管302相连通，循环管路304的另一端与所述氢气出管303相连通；

控制器，所述氢气进管302、所述氢气出管303和所述循环管路304上分别设有控制管路通断的第一控制阀2、第二控制阀5和第三控制阀1，第一控制阀2和第二控制阀5、第三控制阀1均与控制器相连。

本实用新型采用隔膜压缩机201来对氢气增压，为使增压后的氢气可以正常使用，使氢气出管303经第一冷却换热件202处降温，降温后的氢气可去储存也可以直接去加氢机处，若是去加氢机处，在对燃料电池车充氢前进加氢机的氢气还经第二冷却换热件401处降温，最终实现对燃料电池车充氢；本实用新型的整个加氢系统结构布置紧凑，占地面积小，且其加氢能力大，可以采用连续分级加注，日加注量500kg/12小时；当外置储氢瓶组时，储氢能力大。

如图2所示，本实施例中的驱动组件包括驱动电机203以及与驱动电机203相连的驱动带轮205，驱动带轮205与隔膜压缩机201相连，在驱动电机203的带动下使隔膜压缩机201工作。隔膜压缩机201是一种往复容积式压缩机，其传动部分工作原理与活塞式压缩机机类似，通过曲轴转动带动连杆摆动形成活塞的往复运动，使得密闭的油缸内油压升降，通过油压推动膜片形成周期性增压。由于利用金属隔膜将油腔和气腔完全隔绝，使得气体在增压过程中不会被运动部件的润滑油污染。

本实施例中上述第一冷却换热件202为与第一冷却机组204相连的冷却盘管，第一冷却机组204紧邻上述增压组件设置，且受所述控制器控制。为确保上述隔膜压缩机的正常工作，本实施例中隔膜压缩机201的进油管路经第三冷却换热件换热降温，且第三冷却换热件与所述第一冷却机组204相连。

本实用新型中包含两部分冷却，一部分为上述第一冷却机组204产生的冷却，其一方面对氢气出管内的氢气进行冷却，使隔膜压缩机压缩出来的氢气经冷却后满足需求；另一方面对隔膜压缩机的润滑油进行冷却，为提高隔膜压缩机的效率，润滑油的温度不能超过一定温度才能保证隔膜压缩机正常运转。另一部分为了满足燃料电池汽车加氢温度需求，即设置上述第二冷却换热件401，本实施例中第二冷却换热件401为循环冷却管，见图1及图2所示，且第二冷却换热件401的进管403和出管404均具有与置于所述撬装外壳100外的第二冷却机组405相连的端部。

为更好地实现储氢和加氢，本实施例还包括固定置于所述撬装外壳100外的储氢瓶组(未予图示)，储氢瓶组的进气管与所述氢气出管303连通，所述储氢瓶组的进气管上设有控制管路通断的开关阀。本实施例中开关阀为手动阀，其可以根据需要手动将储氢瓶组的进气管打开或关闭，储氢瓶组的出气管通过氢气出管303与加氢机相连，可实现储氢瓶组为燃料电池车直接串氢。为高效率的储氢，本实施例中储氢瓶组含有六根储氢瓶组，六根储氢瓶组按1:2:3的比例构成高压、中压、低压三组，并按照高压、中压、低压三级顺序来分别控制进行充氢，直至每级储氢瓶的压力都达到45MPa。如此可实现对氢燃料电池车辆进行分级加注，提高加氢效率、缩短加气时间，同时兼具安全性和可靠性。

为确保氢气的输送，本实施例还包括氮气吹扫系统，氮气吹扫系统包括氮气储罐(未予图示)，以及氮气吹扫管305，氮气吹扫管305的一端与氮气储罐相连，氮气吹扫管305的另一端与所述氢气进管302相连通，所述氢气出管与排空管306相连通。本实施例中设置了氮气吹扫系统，在隔膜压缩机201首次启动或者更换部件后需对隔膜压缩机201的管道进行氮气吹扫。本实施例中为便于隔膜压缩机201做功后对管路的排空，隔膜压缩机201的出口还连设了与上述排空管相通的排空支管，排空支管上设有第五控制阀4，在排空支管与上述第一控制阀之间的管路上还设有第四控制阀3。在上述氮气吹扫管305和排空管306上也设有多道管路阀6、7、8，当需要排空时，各管路阀打开，即可实现氮气吹扫和排空。当首次氮气吹扫时，将上述各管路阀6、7、8调整为使氮气吹扫管305和排空管306为开通状态，同时氢气进管302和氢气出管302、循环管路304也为开通状态，即使上述第一控制阀2、第二控制阀5、第三控制阀1处于开启状态，氮气吹扫结束后再调整管路阀6、7使氮气吹扫管305和排空管306为关闭状态。

本实用新型还提供一种氢压机撬装设备中的加氢方法，所述加氢方法采用如上所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，本实施例中启动隔膜压缩机前，需对各管路进行检查，检查上述氮气吹扫管305、排空管306是否关闭，而氢气进管和氢气出管是否开通。准备就绪后按下启动按钮，上述第一冷却机组204开启，在此期间监测所有控制阀的联锁信号，第一冷却机组204的水泵开启1分钟后隔膜压缩机201启动，控制系统中的T2～T3计数器开始计时，隔膜压缩机201开始内循环，30秒后开始压缩机油压检测。隔膜压缩机201内循环结束后，使上述第一控制阀2和第二控制阀5、第三控制阀1使管路导通状态，而上述第四控制阀3和第四控制阀成使管路关闭状态，氢气进入隔膜压缩机201，控制系统中的T1计数器开始计时，30秒后开始对隔膜压缩机入口进行低压检测，T1计数器计时结束后，如果控制系统检测到加氢站内增压信号，调整第三控制阀1使循环管路304成关闭状态，隔膜压缩机成为后续设备充氢增压状态。

加氢方法包括：

一直接给燃料电池车加氢：氢气运输车的卸气口与所述氢气进管302相连通，当燃料电池车来加氢时，控制器控制所述驱动组件带动隔膜压缩机201运作，第三控制阀1处于将所述循环管路304断开状态，第一控制阀2、第二控制阀5分别使所述氢气进管302、所述氢气出管303为开通状态，隔膜压缩机201压缩氢气增压，且增压后的氢气经第一冷却换热件202降温后再通过加氢机402经第二冷却换热件401后直接给燃料电池汽车增压加注，当控制器检测到加氢机402的出气管路压力达到设定值时，加氢结束。

二为储氢瓶组储氢：当所述撬装外壳100外固定设有储氢瓶组时，储氢瓶组的进气管与所述氢气出管303连通，所述储氢瓶组的进气管上设有控制管路通断的开关阀，氢气运输车的卸气口与所述氢气进管302相连通，通过开关阀使储氢瓶组的进气管处于开通状态，控制器控制所述驱动组件带动隔膜压缩机201运作，第三控制阀1处于将所述循环管路304断开状态，第一控制阀2、第二控制阀5分别使所述氢气进管302、所述氢气出管303为开通状态，隔膜压缩机201开始对储氢瓶组增压充氢，直至储氢瓶组内的压力都达到设定值，充氢结束。

为使整个系统在加氢时正常进行，确保加氢的安全性，本实施例当对储氢瓶组充氢或对燃料电池车加氢结束时，所述控制器控制所述第三控制阀1动作将所述循环管路304处于开通状态，氢气经所述隔膜压缩机201增压后进入循环管路304进行内循环。内循环一段时间后，按下停止按钮，控制器控制驱动组件带动隔膜压缩机201停止，同时控制第一控制阀2、第二控制阀5分别使所述氢气进管302、所述氢气出管303为断开状态。本实施例还包括放空隔膜压缩机管道的放空管路，该放空管路上设有上述第四控制阀3和第五控制阀5，本实施例中第四控制阀3和第五控制阀5为常闭的控制阀，此时控制器还控制上述第四控制阀3和第五控制阀5开启，当隔膜压缩机出口压力低于20MPa时，使第一控制阀2和第二控制阀5之间的管道气体放空。

为提高加氢效率，本实施例还包括直接连通氢气运输车和加氢机的氢气直通管301，当隔膜压缩机处于故障时，有燃料电池车来加氢时，可直接开通氢气直通管301利用加氢机对燃料电池车加氢。

综上所述，本实用新型的氢压机撬装加氢设备的加氢系统及其加氢方法，整个加氢系统结构布置紧凑，占地面积小，且其加氢能力大，可以采用连续分级加注，日加注量500kg/12小时；当外置储氢瓶组时，储氢能力大，总储氢能力约920kg。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于，包括置于撬装外壳内的以下组件：

增压组件，包括隔膜压缩机、驱动隔膜压缩机动作的驱动组件，所述隔膜压缩机的进气口连设一氢气进管，氢气进管的端部设有与氢气运输车的卸气口相连的输入端，所述隔膜压缩机的出气口与氢气出管相连，且氢气出管流经第一冷却换热件处降温；

加氢机，加氢机的进气管路与所述氢气出管相连，且进气管路流经第二冷却换热件处降温；

循环管路，所述循环管路的一端与所述氢气进管相连通，循环管路的另一端与所述氢气出管相连通；

控制器，所述氢气进管、所述氢气出管和所述循环管路上分别设有控制管路通断的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，第一控制阀和第二控制阀、第三控制阀均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于：所述第一冷却换热件为与第一冷却机组相连的冷却盘管，第一冷却机组紧邻所述增压组件设置且受所述控制器控制。

3.根据权利要求2所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于：所述隔膜压缩机的进油管路经第三冷却换热件换热降温，且第三冷却换热件与所述第一冷却机组相连。

4.根据权利要求1所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于：所述第二冷却换热件为循环冷却管，且循环冷却管的进口和出口均具有与置于所述撬装外壳外的第二冷却机组相连的端部。

5.根据权利要求1所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于：还包括固定置于所述撬装外壳外的储氢瓶组，所述储氢瓶组的进气管与所述氢气出管连通，所述储氢瓶组的进气管上设有控制管路通断的开关阀。

6.根据权利要求1所述的氢压机撬装加氢设备的加氢系统，其特征在于：还包括氮气吹扫系统，氮气吹扫系统包括氮气储罐，以及氮气吹扫管，氮气吹扫管的一端与氮气储罐相连，氮气吹扫管的另一端与所述氢气进管相连通，所述氢气出管与排空管相连通。