CN220287155U - 一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，包括有膨胀机、发电机、电解水装置、氢气净化装置、氢气压缩机、掺氢装置、预热器和复温器；膨胀机的输出端分别连接于发电机的输入端和预热器的输入端，发电机的输出端连接于电解水装置的输入端，电解水装置的输出端连接于氢气净化装置的输入端，预热器的输出端分别连接于氢气净化装置的输入端和复温器的输入端，氢气净化装置的输出端连接于氢化压缩机的输入端，氢化压缩机的输出端连接于掺氢装置的输入端，复温器的输出端连接于掺氢装置的输入端，利用差压余能进行发电制氢并掺入到天然气管道中进行输送，充分利用差压余能制取绿色氢气，同时可以直接掺氢进入管道输送。
Description
技术领域
本实用新型涉及差压余能进行制氢和掺氢领域技术，尤其是指一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统。
背景技术
氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢。
目前电解水制氢技术发展还不成熟且还存在一些问题，比如：电解水制氢电源电流密度大、耗能多、总体成本仍居高不下；电解氢的电能来源仍来自市电提供，市电的产生目前仍然大部分依赖于煤炭等然料资源，少部分来源于风能、水能；所以从间接关系来说也不是完全的纯低碳“绿氢”，另外依靠市电提供电解能源制氢，受地域和电能稳定性的限制，只可在一些供电充足稳定的地域实现，在偏远区域将无法实现。后来在研究的管道输送天然气领域，有一些应用差压利用的技术，但一般只是发电或者发电+制冰的工艺，在商业模式上稍显单一。
因此，需要研究一种新的技术方案来解决上述问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，其是利用差压余能进行发电制氢并掺入到天然气管道中进行输送，充分利用差压余能制取绿色氢气，并利用气体的一部分冷能，同时可以直接掺氢进入管道输送，解决氢气输送的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：
一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，包括有膨胀机、发电机、电解水装置、氢气净化装置、氢气压缩机、掺氢装置、预热器和复温器；所述膨胀机的输出端分别连接于发电机的输入端和预热器的输入端，所述发电机的输出端连接于电解水装置的输入端，所述电解水装置的输出端连接于氢气净化装置的输入端，所述预热器的输出端分别连接于氢气净化装置的输入端和复温器的输入端，所述氢气净化装置的输出端连接于氢化压缩机的输入端，所述氢化压缩机的输出端连接于掺氢装置的输入端，所述复温器的输出端连接于掺氢装置的输入端。
作为一种优选方案，所述氢气压缩机的输出端还连接有氢气储存装置，可以利用氢气储存装置将经过氢气净化装置提纯的氢气经氢气压缩机进入氢气储存装置作为产品销售。
作为一种优选方案，所述膨胀机为透平膨胀机、转子膨胀机和螺杆膨胀机中的一种。
作为一种优选方案，所述预热器的输出端通过连接管道连接于氢气净化装置的输入端。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是利用差压余能进行发电制氢并掺入到天然气管道中进行输送，利用管道气体的差压驱动膨胀机、发电机组进行发电，发出的电力输送至电解水装置进行制氢，产出的氢气进入氢气净化装置，以及利用经过膨胀机后降温的气体与预热器换热，降低预热器内的载冷工质温度，降温后的载冷工质前往氢气净化装置供冷，进行冷却，经过氢气净化装置提纯后的高纯氢气经过氢气压缩机增压后，经过掺氢装置进入管道进行输送，利用掺氢装置在低能耗情况下，将氢气均匀的掺入到输送的管道气体中，方便产品氢气的输送利用。
为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型之实施例的连接结构及工艺流程示意图。
附图标识说明：
11、膨胀机 12、发电机
13、电解水装置 14、氢气净化装置
15、氢气压缩机 16、氢气储存装置
17、掺氢装置 21、预热器
22、复温器。
具体实施方式
请参照图1所示，其显示出了本实用新型之实施例的具体结构。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位和位置关系为基于附图或者正常佩戴使用时所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，包括有膨胀机11、发电机12、电解水装置13、氢气净化装置14、氢气压缩机15、掺氢装置17、预热器21和复温器22。
所述膨胀机11的输出端分别连接于发电机12的输入端和预热器21的输入端，优选地，所述膨胀机11为透平膨胀机、转子膨胀机和螺杆膨胀机中的一种。所述膨胀机11的输入端与天然气管道的输出端连通。
所述发电机12的输出端连接于电解水装置13的输入端，所述发电机12发的电供给电解水装置13使用，电力为绿色电能。所述电解水装置13的输出端连接于氢气净化装置14的输入端。所述预热器21的输出端分别连接于氢气净化装置14的输入端和复温器22的输入端，优选地，所述预热器21的输出端通过连接管道连接于氢气净化装置14的输入端。利用经过膨胀机11后降温的气体与预热器21换热，降低预热器21内的载冷工质温度，降温后的载冷工质前往氢气净化装置14供冷，进行冷却，充分利用气体膨胀后的冷能。
由于天然气输送管道中，上游天然气的压力通常在10MPa左右，所述下游天然气输出的然气压力通常在4MPa左右，所述膨胀机11输入端连接于天然气输送管道的输出端(指上游天然气的输出端)，所述膨胀机11一端输出端依次经预热器21、复温器22去往下游，在利用差压发电进行制氢的同时，还可以在输送管道能继续进行天然气的输送。
在本实施例中采用，工业软水经纯水装置制取纯水，并送入原料水箱，经补水泵输入碱液系统，补充被电解消耗的水，电解槽中的水，在直流电的作用下被分解成氢气与氧气，并与循环电解液一起分别进入框架中的氢、氧分离洗涤器后进行气液分离、洗涤、冷却，分离后的电解液与补充的纯水混合后，经碱液换热器、碱液循环泵、过滤器送回电解槽循环电解。
所述氢气净化装置14的输出端连接于氢化压缩机的输入端，所述氢化压缩机的输出端连接于掺氢装置17的输入端，所述复温器22的输出端连接于掺氢装置17的输入端。管道气体的差压驱动膨胀机透带动发电机组发电，膨胀后的低压低温气体与预热器换热，将高压天然气进行降压，再经过复温器加热之后，去往下游，进行天然气的输送。
优选地，所述氢气压缩机15的输出端还连接有氢气储存装置16。可以利用氢气储存装置16将经过氢气净化装置14提纯的氢气经氢气压缩机15进入氢气储存装置16作为产品销售。
本实用新型的设计重点在于，其主要是利用差压余能进行发电制氢并掺入到天然气管道中进行输送，利用管道气体的差压驱动膨胀机、发电机组进行发电，发出的电力输送至电解水装置进行制氢，产出的氢气进入氢气净化装置，以及利用经过膨胀机后降温的气体与预热器换热，降低预热器内的载冷工质温度，降温后的载冷工质前往氢气净化装置供冷，进行冷却，经过氢气净化装置提纯后的高纯氢气经过氢气压缩机增压后，经过掺氢装置进入管道进行输送，利用掺氢装置在低能耗情况下，将氢气均匀的掺入到输送的管道气体中，方便产品氢气的输送利用。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，其特征在于：包括有膨胀机、发电机、电解水装置、氢气净化装置、氢气压缩机、掺氢装置、预热器和复温器；所述膨胀机的输出端分别连接于发电机的输入端和预热器的输入端，所述发电机的输出端连接于电解水装置的输入端，所述电解水装置的输出端连接于氢气净化装置的输入端，所述预热器的输出端分别连接于氢气净化装置的输入端和复温器的输入端，所述氢气净化装置的输出端连接于氢化压缩机的输入端，所述氢化压缩机的输出端连接于掺氢装置的输入端，所述复温器的输出端连接于掺氢装置的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，其特征在于：所述氢气压缩机的输出端还连接有氢气储存装置。
3.根据权利要求1所述的一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，其特征在于：所述膨胀机为透平膨胀机、转子膨胀机和螺杆膨胀机中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用差压余能进行制氢和掺氢的系统，其特征在于：所述预热器的输出端通过连接管道连接于氢气净化装置的输入端。
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