CN217503349U - 氢能余气回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢能余气回收装置，旨在解决当前在氢能利用各环节难以及时回收低压余气的技术问题；该装置包括余气回收主路；所述余气回收主路包括由对应管路依次连接的进气接口、截止阀、压力表、单向阀、过滤器、增压器、换热器、缓冲容器、调压阀及出气接口；本实用新型通过余气回收管路系统的设计，实现对氢气运输、加注等设备日常工作、维护等过程中产生的低压余气进行增压回收，再次利用，极大提高了能源利用率，实现环保节能，以保证绿色能源的健康发展。

Description

氢能余气回收装置

技术领域

本实用新型涉及氢能源余气回收设备技术领域，具体涉及一种氢能余气回收装置。

背景技术

现有加氢站主要由管束车、鱼雷车供氢，低压氢气经过压缩机压缩后储存到加氢站储氢瓶组中以供加氢机加注使用，而加氢站压缩机通常进气工作压力为大于等于5MPa，而小于5MPa低压余气则长期处于车载瓶内和站内储氢瓶组中，无法得到充分使用；另一方面，车载储氢瓶组需要定期检修、修理，需要将大量低压余气集中放散排入大气中，造成极大的资源浪费和环境污染。

而随着氢能产业链的不断完善和迅猛发展，氢能源电池乘用车、运输车、工程车、飞机、无人机等众多氢能交通、运输工具也将迅速增多，因此，在各种氢能设备的研发、生产、测试过程中、以及氢能终端设备在使用、维护、保养、报废各环节中所产生的低压余气总量极其巨大。因而对于这些巨量低压余气进行回收处理是攸关可持续发展全局的重要事项，也攸关氢能经济性、安全性、节能减排、环保等方面的提升。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种氢能余气回收装置，旨在解决当前在氢能利用各环节难以及时回收低压余气的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种氢能余气回收装置，包括余气回收主路，所述余气回收主路包括由对应管路依次连接的进气接口、截止阀、压力表、单向阀、过滤器、增压器、换热器、缓冲容器、调压阀及出气接口。

优选的，还包括氮气吹扫支路、放散支路及过载保护支路；所述氮气吹扫支路、放散支路及过载保护支路分别通过对应的管道与所述余气回收主路连通。

优选的，所述氮气吹扫支路和放散支路中分别设有对应的高压电磁阀和单向阀。

优选的，所述过载保护支路中设有安全阀。

优选的，所述缓冲容器与调压阀之间的管路中设有质量流量计，以计量氢气增压后的质量和流量。

优选的，所述余气回收主路和缓冲容器中分别设有对应的温度传感器和压力传感器。

优选的，氢能余气回收装置还包括与所述余气回收主路电连接的控制系统；所述控制系统包括PLC，所述PLC用于接收所述压力传感器、温度传感器所采集的信号，并经设定的逻辑处理后发出控制信号，以控制对应高压电磁阀的启闭，实现对应管路的工作。

优选的，所述放散支路的高压电磁阀并联设置有对应的旁通支路，所述旁通支路中设有手动截止阀。

优选的，所述进气接口和出气接口设有若干转换接头，以适用于不同型号规格的连接设备。

优选的，所述余气回收主路中还设有若干高压电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：

1.本实用新型通过余气回收管路系统的设计，实现对氢气运输、加注等设备日常工作、维护等过程中产生的低压余气进行增压回收，再次利用，极大提高了能源利用率，实现环保节能，以保证绿色能源的健康发展。

2.本实用新型进一步对进气接口及出气接口进行集成化设计，采用多种接口的连接形式，适用于多种设备，极大节约了设备制造成本与客户使用成本。

3.本实用新型进一步设置有氮气吹扫支路、放散支路及过载保护支路，增加了本装置的功能多样性。

4.本实用新型可扩展应用于其他低压气体余气回收装置中。

附图说明

图1为本实用新型气路原理图。

图2为本实用新型PLC控制原理图。

以上各图中，1为余气回收主路，2为氮气吹扫支路，3为放散支路，4为过载保护支路，5为PLC，6为进气接口，7为第一手动截止阀，8为压力表，9为第一压力传感器，10为第一高压电磁阀，11为过滤器，12为增压泵，13为温度传感器，14为换热器，15为缓冲容器，16为第二压力传感器，17为第二手动截止阀，18为第三高压电磁阀，19为安全阀，20为质量流量计，21为手动调压阀，22为第四高压电磁阀，23为出气接口，24为第二高压电磁阀，25为单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，如涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；本申请如涉及“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非是限定特定的顺序或先后次序。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的单元模块（零部件、结构、机构）或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种氢能余气回收装置，参见图1，包括余气回收主路1；所述余气回收主路1包括由对应管路依次连接的进气接口6、第一手动截止阀7、压力表8、单向阀25、过滤器11、增压泵12、换热器14、缓冲容器15、手动调压阀21及出气接口23。

所述进气接口6设有若干转换连接头，包括氢气管束车接口、氢燃料电池车接口、加氢站氢气管道放散接口和其他气体、液体管道接口；对于不同的设备只需更换不同的连接接口即可实现余气回收功能，极大节约了设备制造与客户使用成本；所述出气接口23也设有若干转换接头，包括卸气柱接口、氢气钢瓶接口、其他气体、液体管道接口；满足氢气回收使用的多种连接需求。

所述手动截止阀包括分别设置在余气回收主路1上的第一手动截止阀7和放散支路上的第二手动截止阀17，分别控制余气回收主路1与放散支路3的通、断。

所述压力表8用于实时测量、显示设备余气回收主路1入口端的余气压力值；所述过滤器11用于过滤余气中的颗粒杂质、污物等，同时防止杂质对质量流量计20的损坏；所述增压泵12用于将设备内的低压余气经过加压变成高压气体，加入储氢瓶或通过卸气柱卸入加氢站，实现对余气进行循环利用。

所述缓冲容器15，用于减少所述增压泵12增压后产生的压力脉冲，使气体流速、流量更加平稳，且在所述储氢容器15主要由气瓶（三型瓶组成），其中设置有第二压力传感器16和温度传感器13，实现对气瓶内部气体压力介质、温度数据进行实时监测、记录功能。所述调压阀为手动调压阀21，手动将调压阀的最大工作压力设置为余气回收装置的工作压力，起到限制出口端气体工作压力的作用。

在所述第一手动截止阀7与单向阀25之间的余气回收主路1上设有第一压力传感器9，在所述增压泵12与缓冲容器15之间的管路中设有温度传感器13；上述第一压力传感器9和温度传感器13与缓冲容器15内的第二压力传感器16和温度传感器13都用于检测氢气的压力及温度；以便通过控制系统实现相应管路功能的启闭。在所述缓冲容器15与手动调压阀21之间的余气回收主路1中设有质量流量计20，所述质量流量计20用于直接测量增压后余气卸气或加注时的质量、流量，由传感器和变送器两部分组成，具有测量精度高、维护简单的特点。在所述第一手动截止阀7与所述单向阀25和手动调压阀21与出气接口23之间的余气回收主路1上分别设有第一高压电磁阀10和第四高压电磁阀22。

还包括氮气吹扫支路2、放散支路3及过载保护支路4；所述氮气吹扫支路1设置于所述第一手动截止阀7与第一高压电磁阀10之间的余气回收主路1中并与之连通，主要包括第二高压电磁阀24、单向阀25；所述放散支路3和过载保护支路4分别对应设置于缓冲容器15与质量流量计20之间的余气回收主路1中并都与之连通，所述放散支路3主要包括第二手动截止阀17、单向阀25，且与所述第二手动截止阀17并联设置有第三高压电磁阀18，以便进行氮气吹扫时，第三高压电磁阀18通过控制系统控制自动开启，实现自动化功能；所述过载保护支路4中设置有安全阀19，当余气回收主路1内的氢气压力大于或等于所述安全阀19设定的压力值时，安全阀19阀门自动打开，余气回收主路1内的高压氢气经放散支路3流出到指定的收集容器内；当余气回收主路1内气体的小于所述安全阀19的设定压力值时，所述安全阀19阀门自动闭合。

所述氢能余气回收装置还包括与所述余气回收主路1电连接的控制系统，所述控制系统包括PLC5，所述PLC5用于接收所述第一压力传感器9、第二压力传感器16、温度传感器13所采集的信号，并经设定的逻辑处理后发出控制信号，以控制对应高压电磁阀的启闭，实现对应管路的工作。

上述氢能余气回收装置的操作使用方法如下（参见图2）：

当用氢设备需要余气回收装置卸载其内部低压氢气时，通过高压软管连接至余气回收装置对应的进气接口6密封连通；将卸气柱设有的卸车软管与余气回收装置对应的出气接口23密封连通。

依次打开第一手动截止阀7，启动设备氮气吹扫功能，PLC5控制第一、第二、第四高压电磁阀得电打开，使氮气经过第二高压电磁阀24、单向阀25、第一手动截止阀7后，进入卸车软管内部，氮气经过第一高压电磁阀10、增压泵12后，流入整个主管路系统。

当第一压力传感器9检测到氮气压力升至大于等于0.8MPa时，PLC5控制第三高压电磁阀18得电打开，进行氮气吹扫置换工作，使管路内部的空气置换排出。当第三高压电磁阀18开启时间达到设定值时，第二高压电磁阀24关闭。当第一压力传感器9检测到氮气压力降至小于或等于0.15MPa时，PLC5控制第一、第三、第四高压电磁阀关闭，氮气吹扫流程结束。

氮气吹扫置换完成，待回收设备内部余气流至第一高压电磁阀10入口端。当第一压力传感器9检测到氢气压力大于或等于0.5MPa时，PLC5控制第一高压电磁阀10打开，增压泵12开始增压工作（第一压力传感器9检测到氢气压力小于0.5MPa时，增压泵12不工作），此时氢气流经第一高压电磁阀10、单向阀25、过滤器11、增压泵12、换热器14、缓冲容器15、质量流量计20、手动调压阀21，至第四高压电磁阀22入口端。当第二压力传感器16检测到氢气压力大于或等于20MPa时，PLC5控制第四高压电磁阀22打开，氢气设备开始余气增压回收工作。

当第一压力传感器9检测到氢气压力小于0.5MPa时，增压泵12停止工作；

启动设备氮气吹扫功能，PLC5控制第三高压电磁阀18得电打开，管路内的氢气经第三高压电磁阀18、单向阀25排入放散支路3。当第二压力传感器16检测到氢气压力小于0.15MPa时，PLC5控制第三高压电磁阀18关闭、第二高压电磁阀24得电打开，使氮气经过第二高压电磁阀24、单向阀25、进入设备主管路,当第二压力传感器16检测到氮气压力升至大于等于0.8MPa时，PLC5控制第三高压电磁阀18得电打开，进行氮气吹扫置换工作，使管路内部的氢气置换排除。

当第三高压电磁阀18开启时间达到设定时间时，第二高压电磁阀24关闭。当第二压力传感器16检测到氮气压力降至小于或等于0.15MPa时，PLC5控制第一、第三、第四高压电磁阀同时关闭，氮气吹扫流程结束。

此时，手动关闭第一手动截止阀7，拆除余气回收装置进气接口6端的高压软管、出气接口23端的卸车软管，即完成余气回收的工作流程。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (7)

1.一种氢能余气回收装置，其特征在于，包括余气回收主路；所述余气回收主路包括由对应管路依次连接的进气接口、截止阀、压力表、单向阀、过滤器、增压器、换热器、缓冲容器、调压阀及出气接口；在所述压力表与单向阀之间的余气回收主路中设置有第一压力传感器，所述缓冲容器内设有第二压力传感器，在所述增压器与换热器之间的余气回收主路中及缓冲容器内分别对应设有温度传感器；

在所述压力表与单向阀及调压阀与出气接口之间的余气回收主路中分别对应设有高压电磁阀；

还包括控制系统，所述控制系统包括PLC，所述PLC分别与所述第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器及高压电磁阀电连接，所述PLC基于所述第一压力传感器、第二压力传感器及温度传感器所采集的信息以控制对应高压电磁阀阀门的启闭。

2.根据权利要求1所述的氢能余气回收装置，其特征在于，还包括氮气吹扫支路、放散支路及过载保护支路；所述氮气吹扫支路、放散支路及过载保护支路分别通过对应的管道与所述余气回收主路连通。

3.根据权利要求2所述的氢能余气回收装置，其特征在于，所述氮气吹扫支路和放散支路中分别设有对应的高压电磁阀和单向阀。

4.根据权利要求2所述的氢能余气回收装置，其特征在于，所述过载保护支路中设有安全阀。

5.根据权利要求1所述的氢能余气回收装置，其特征在于，所述缓冲容器与调压阀之间的管路中设有质量流量计，以计量氢气增压后的质量和流量。

6.根据权利要求2所述的氢能余气回收装置，其特征在于，所述放散支路的高压电磁阀并联设置有对应的旁通支路，所述旁通支路中设有手动截止阀。

7.根据权利要求1所述的氢能余气回收装置，其特征在于，所述进气接口和出气接口设有若干转换接头，以适用于不同型号规格的连接设备。

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