CN217875329U - 氢能余气回收设备吹扫置换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢能余气回收设备吹扫置换系统，旨在解决余气回收时管路中存在的空气或其他气体与氢气一同进入储氢容器，从而影响氢气的纯度的技术问题；本装置包括输氢主路和吹扫支路，输氢主路包括由对应管路依次连接的进气接口、过滤器、增压泵、换热器、缓冲罐、质量流量计、调压阀及出气接口，还包括分别在所述过滤器与增压泵之间的输氢主路和缓冲罐中设置压力变送器，以检测增压前、后所述输氢主管内的气体压力；本实用新型结构简单，大大提升了低压余气回收时的氢气纯度，降低了氢气加注时的过滤成本，以及降低氢气与空气中的氧气形成氢、氧混合气体产生的可能，杜绝氢气中氧含量达到爆燃区间时遇明火、静电爆燃、爆炸带来的风险。

Description

氢能余气回收设备吹扫置换系统

技术领域

本实用新型涉及氢能源设备技术领域，具体涉及一种氢能余气回收设备吹扫置换系统。

背景技术

随着人类人口数量基数的增长与科学技术的不断发展，针对化石燃料、煤炭、天然气等不可再生资源不断消耗与自然环境污染的日渐加剧。探索和发展一种可持续的、清洁的能源技术是满足人类社会发展的迫切需要，也是现今世界范围内最热门和最具挑战的话题之一。氢是一种理想洁净能源载体，它是被世界所公认的、最有希望成为人类所企求的清洁新能源，人们对氢能源的开发、应用寄于极大的热忱和希望，由此加氢站、氢能源汽车、氢燃料电池等各种设备，及衍生产品也应运而生。

而随着加氢、用氢、储氢等不同设备、大众终端产品不断走进人们的生产、生活，越来越多的低压氢气残存在储氢、用氢设备容器内无法或不便排出，从而不能被充分、有效的回收利用；氢气作为人类最为青睐的一种未来清洁能源，也将面临被人们视为废气而排入大气，局部、大量或无节制的排放氢气对全球生态环境、气候变化也会造成不同程度的恶劣影响。因此对于氢气余气回收应用技术、余气回收设备的研发、应用也将刻不容缓。以减少低压氢气难以回收利用而进行直接放散所带来的资源浪费和环境污染及长期闲置或报废状态设备中存储氢气无法安全排放，而对带来的潜在或直接安全隐患。

但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：现有的低压氢气回收时通常管内存在空气或其他杂质气体，在低压氢气回收时易导致氢气与杂质气体一同进入储氢容器中，造成氢纯度降低，进一步进行加注利用时还需进行过滤工序，不仅影响氢燃料加注的效率，且还增加了加注的成本。以及降低氢气与空气中的氧气形成氢、氧混合气体产生的可能，杜绝氢气中氧含量达到爆燃区间时遇明火、静电爆燃、爆炸带来的风险。

公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，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

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种氢能余气回收设备吹扫置换系统，能够将余气回收前管路中的气体杂质全部吹扫置换干净，以保证氢气的洁净和纯度。

根据本公开的一个方面，提供一种氢能余气回收设备吹扫置换系统，包括输氢主路和吹扫支路，所述输氢主路包括由对应管路依次连接的进气接口、过滤器、增压泵、换热器、缓冲罐、质量流量计、调压阀及出气接口，还包括分别在所述过滤器与增压泵之间的输氢主路和缓冲罐中设置压力变送器，以检测增压前、后所述输氢主管内的气体压力。

在本公开的一些实施例中，所述吹扫支路连通设置在所述进气接口与过滤器之间的输氢主路中，且在所述吹扫支路中设有第一高压电磁阀和单向阀。

在本公开的一些实施例中，所述输氢主路还包括放散支路和过载保护支路；所述放散支路和过载保护支路分别连通设置在所述缓冲罐与质量流量计之间的余气回收主路中。

在本公开的一些实施例中，所述放散支路中设有第二高压电磁阀和单向阀。

在本公开的一些实施例中，在所述第二高压电磁阀的两端并联设置有旁通支路，在所述旁通支路中设置对应的手动球阀。

在本公开的一些实施例中，所述过载保护支路中设置有安全阀。

在本公开的一些实施例中，在所述输氢主路中设有高压电磁阀，所述高压电磁阀包括设置在所述过滤器与增压泵之间的第三高压电磁阀及设置在所述调压阀和出气接口之间的第四高压电磁阀。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：

采用了在输氢主路中增设第一压力变送器和第二压力变送器，以实时检测管道内增压前后的气体压力，实现对管道内气体杂质的吹扫、放散，有效解决了现有余气回收管路中存在杂质，而影响收集氢气的纯净度，进而提升了余气回收过程中储存氢气的纯度，无需进一步过滤可直接进行下游加注设备的使用，降低了过滤成本。

附图说明

图1为本申请一实施例中吹扫支换系统的气路原理图。

图2为本申请一实施例中吹扫支换系统的结构示意图。

图3为本申请一实施例中氮气吹扫逻辑流程示意图。

图4为本申请一实施例中氢气吹扫逻辑流程示意图。

以上各图中，1、输氢主路；2、吹扫支路；3、过载保护支路；4、放散支路；5、球阀；6、过滤器； 7、第一压力变送器；8、第三高压电磁阀；9、增压泵； 10、换热器；11、缓冲罐；12、第二压力变送器；13、单向阀；14、质量流量计；15、手动调压阀；16、第四高压电磁阀；17、安全阀；18、第一高压电磁阀；19、第二高压电磁阀。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。本申请所涉及“第一”、“第二”等是用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所涉及“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

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）或变送器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例一

本例公开一种氢能余气回收设备吹扫置换系统，参见图1至图2，包括输氢主路1和吹扫支路2,所述输氢主路1中通过对应的管路依次连通设置有进气接口、过滤器6、增压泵9、换热器 10、缓冲罐11、质量流量计14、调压阀15及出气接口；所述进气接口设有若干与上游卸氢设备连通的支路接口，所述支路接口包括接氢气长管束拖车接口、接氢燃料电池车车载储氢瓶接口、接加氢站氢气储氢瓶组接口及接其他气体、液体管道接口，在各个所述支路接口管道中分别各自对应设置有球阀5；所述过滤器6紧挨于进气接口设置，用以对回收的氢气进行过滤、除杂防止氢气中含有的杂质对后面的管阀件造成精度或结构性的影响及损坏；所述增压泵9，用于将上游供氢设备中流入输氢主路1中的低压氢气变为高压氢气，便于加注于储氢瓶或通过卸气柱卸入加氢站内；所述换热器 10用于使增压泵9增压后的高温、高压氢气进行冷却降温，以满足工作温度要求；所述缓冲罐11用于减少增压泵9增压后产生的压力脉冲，使气体流速、流量更加平稳；所述质量流量计14用于直接测量增压后的高压余气卸气或加注时的质量、流量的仪表，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；所述调压阀为手动调压阀15，手动调压阀15的最大工作压力设置为管路结构中管阀件的工作压力，起到限制出口气体压力的作用；所述出气接口也设有若干与下游储氢设备连通的支路出口，所述支路出口包括氢气钢瓶接口、接氢气卸气柱接口及接其他气体、液体管道接口，在各个所述支路出口管路中分别对应设置球阀5，以控制氢气增压完成后进入储氢设备是的气路通断；在所述过滤器6与增压泵9之间的输氢主路1中设置有第一压力变送器7，用以检测回收的低压余气在增压泵9增压前的气体压力，在所述缓冲罐11中设置有第二压力变送器12，用以检测经增压泵9增压后的气体压力。

所述吹扫支路2一端连通设置在所述进气接口与过滤器6之间的输氢主路1中，另一端连通提供吹扫气源的氮气源和氢气源；在吹扫支路2中沿气体流通方向依次设置有第一高压电磁阀18和单向阀13，所述第一单向电磁阀用以控制氮气源和氢气源气体进入输氢主路1的通断，所述单向阀13为防止气体回流而设置。

所述输氢主路1还包括放散支路4和过载保护支路3，所述放散支路4和过载保护支路3分别连通设置在所述缓冲罐11与质量流量计14之间的输氢主路1中，且其另一端均分别与加氢站的集中放散管路连通，以便于将吹扫的氮气、杂质气体及氢气集中排散，防止对环境造成污染；所述放散支路4中设置有第二高压电磁阀19及单向阀13，所述第二高压电磁阀19在进行吹扫功能时控制其管路的通断，且在第二高压电磁阀19的两端并联设置一个旁通支路，在此旁通支路中设置手动球阀5，当第二高压电磁阀19发生故障损坏或无法及时打开时，手动打开对应旁通支路上的手动球阀5以使需排散的气体从旁通支路流入集中放散管路中，增强了系统的整体运营稳定性；所述过载保护支路3中设置有安全阀17，当输氢主路1的氢气压力大于或等于所述安全阀17设定的压力值时，安全阀17阀门自动打开，输氢主路1内的高压氢气经安全阀17排放到指定的收集容器内或集中放散管道；当输氢主路1内气体的小于所述安全阀17的设定压力值时，所述安全阀17阀门自动闭合。

在所述输氢主路1中还设置有第三高压电磁阀8和第四高压电磁阀16，所述第三高压电磁阀8设置在所述过滤器6与增压泵9之间，所述第四高压电磁阀16设置在所述调压阀与出气接口之间。

上述氢能余气回收设备吹扫置换系统基于常规PLC控制器的操作使用示例如下：参见图3至图4，所述第一压力变送器7、第二压力变送器12、第一高压电磁阀18、第二高压电磁阀19、第三高压电磁阀8及第四高压电磁阀16分别与所述PLC控制器电性连接，所述PLC控制器基于第一压力变送器7和第二压力变送器12所采集的信息或/和设定的数值，向所述第一高压电磁阀18、第二高压电磁阀、第三高压电磁阀8及第四高压电磁阀16发送控制信息，以使对应的电磁阀打开或闭合，进而实现吹扫功能。

氮气吹扫：

情况一：启动吹扫功能，第一压力变送器7或/和第二压力变送器12检测到管内压力＞0.1MPa，第二高压电磁19、第三高压电磁8、第四高压电磁阀16得电，其阀门打开，开始泄压；当第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≤0.1MPa，第二高压电磁阀19断电，其阀门关闭，泄压停止；然后先进行氮气吹扫，第一高压电磁阀18、第三高压电磁阀8及第四高压电磁阀16得电，其阀门打开，氮气源流经第一高压电磁阀18、单向阀13，最终流入输氢主路1；第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≥0.8MPa，第一高压电磁阀18断电，其阀门关闭，停止充入氮气，此时第二高压电磁阀19得电，其阀门打开，开始卸压（即氮气吹扫管路，吹扫置换管路中的空气、杂质。），当第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≤0.1MPa，第二高压电磁阀19断电，停止泄压（即停止氮气吹扫管路）。

以上氮气吹扫重复5此，及氮气吹扫置换流程结束。

情况二：启动吹扫功能，第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≤0.1MPa，第一高压电磁阀18、第三高压电磁阀8及第四高压电磁阀16得电，其阀门打开，氮气源流经第一高压电磁阀18、单向阀13，最终流入输氢主路1；第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≥0.8MPa，第一高压电磁阀18断电，其阀门关闭，停止充入氮气，此时第二高压电磁阀19得电，其阀门打开，开始泄压（即氮气吹扫管路，吹扫置换管路中的空气、杂质。），当第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≤0.1MPa，第二高压电磁阀19断电，其阀门关闭，停止泄压（即停止氮气吹扫管路）。

以上氮气吹扫重复5此，及氮气吹扫置换流程结束。

氢气吹扫：

启动氢气吹扫，第一压力变送器7或/和第二压力变送器12检测到管内压力＞0.1MPa，第二高压电磁19、第三高压电磁8、第四高压电磁阀16得电得电，其阀门打开，开始泄压；当第一压力变送器7和第二压力变送器12检测到管内压力≤0.1MPa，第二高压电磁阀19断电，其阀门关闭，泄压停止；打开进气接口和出气接口上的对应球阀5，当第一压力变送器7压力＞0.5MPa时，第三高压电磁阀8和第四高压电磁阀16得电，其阀门打开，氢气进入输氢主路1，当第一压力变送器7和第二压力变送器12压力＞0.5MPa时，第三高压电磁阀8断电，其阀门关闭，同时第二高压电磁阀19得电，其阀门打开，开始泄压（即氢气吹扫管路，吹扫置换管路中的残余氮气、杂质）；当第一压力变送器7和第二压力变送器12压力≤0.1MPa时，第二高压电磁阀19断电，其阀门关闭，停止泄压（即停止氢气吹扫管路）；以上氢气吹扫置换动作重复5次后，第四高压电磁阀16断电，且其阀门关闭，即氢气吹扫置换流程结束。

上述PLC控制器、压力变送器及高压电磁阀均为常规市售产品。

尽管已描述了本实用新型的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，包括输氢主路和吹扫支路，所述输氢主路包括由对应管路依次连接的进气接口、过滤器、增压泵、换热器、缓冲罐、质量流量计、调压阀及出气接口，还包括分别在所述过滤器与增压泵之间的输氢主路和缓冲罐中设置压力变送器，以检测增压前、后所述输氢主管内的气体压力。

2.根据权利要求1所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，所述吹扫支路连通设置在所述进气接口与过滤器之间的输氢主路中，且在所述吹扫支路中设有第一高压电磁阀和单向阀。

3.根据权利要求1所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，所述输氢主路还包括放散支路和过载保护支路；所述放散支路和过载保护支路分别连通设置在所述缓冲罐与质量流量计之间的余气回收主路中。

4.根据权利要求3所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，所述放散支路中设有第二高压电磁阀和单向阀。

5.根据权利要求4所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，在所述第二高压电磁阀的两端并联设置有旁通支路，在所述旁通支路中设置对应的手动球阀。

6.根据权利要求3所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，所述过载保护支路中设置有安全阀。

7.根据权利要求1所述的氢能余气回收设备吹扫置换系统，其特征在于，在所述输氢主路中设有高压电磁阀，所述高压电磁阀包括设置在所述过滤器与增压泵之间的第三高压电磁阀及设置在所述调压阀和出气接口之间的第四高压电磁阀。

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