CN221098329U - 一种多路径供氢加注系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多路径供氢加注系统，系统包含三条供氢路径，且三条供氢路径均与若干液氢运输槽车连通，三条供氢路径分别为液氢加氢路线、液氢转换高压气氢加氢路线以及气氢加氢路线。以满足液氢加氢、高压气氢加氢以及液氢转气氢加氢多种路径的加注需求，同时能够服务多种加注终端。

Description

一种多路径供氢加注系统

技术领域

本实用新型涉及一种多路径供氢加注系统，属于氢能源技术领域。

背景技术

氢能是一种清洁高效的二次能源，其燃烧后产物仅为水，且氢具有高的单位质量能量密度，因此，氢能是构建现代化能源体系的重要方组成。针对氢能的使用，其中最重要的一个环节就是储存与运输，相关技术中，由于液氢密度远大于高压气氢，且液氢的运输成本也仅为气氢的五分之一，应用液氢提供氢能源是未来的发展趋势。

目前在加氢站中均是以液氢的方式进行储存，均是基于液氢具有能量密度高、运输成本低、低压储运安全等独特优势，是解决氢燃料规模化储运供应的理想方式。液氢生产、储运与加注关键技术和成套装备已成为各国抢占氢能市场先机的落脚点，正朝着安全、高效和低成本方向发展。液氢输运与储存方式在未来氢能产业链中将越来越重要，是氢燃料电池规模化应用的必然手段，也是今后加氢站建设的主要选择之一。

而针对加氢站液氢的加注方式，通常包含气氢加氢以及液氢加氢，前述的加注方式均是以单一形式存在，无法实现液氢或者高压氢的同时供给，因此不能满足多种加注终端的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种多路径供氢加注系统，以满足液氢加氢、高压气氢加氢以及液氢转气氢加氢需求。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多路径供氢加注系统，包括氢气压缩机、液氢罐、液氢集装箱以及若干液氢运输槽车，液氢罐与液氢集装箱构成储备部分，氢气压缩机的输出端与第一换热器的输入端连通，第一换热器的输出端与第二换热器的输入端连通，第二换热器的输出端与氢透平膨胀机的输入端连接，氢透平膨胀机的输出端与第三换热器的输入端连接，第三换热器的输出端通过节流阀与储备部分连通，储备部分与若干液氢运输槽车连通；

系统包含三条供氢路径，且三条供氢路径均与若干液氢运输槽车连通，三条供氢路径分别为液氢加氢路线、液氢转换高压气氢加氢路线以及气氢加氢路线；

作为本实用新型的进一步优选，所述液氢加氢路线包括液氢加氢机，液氢运输槽车的输出端与液氢加氢机的输入端连接，液氢加氢机的输出端与待加注结构连接；

作为本实用新型的进一步优选，所述液氢转换高压气氢加氢路线包括两条路径，均包含换热器，第一条路径的加注氢终端为待加注结构，第二条路径的加注氢终端为车辆；

作为本实用新型的进一步优选，第一条路径包括液氢储罐、第一超低温高压液氢泵、第一复温器、换热器、高压氢储罐以及第一高压加氢机，液氢运输槽车的输出端与液氢储罐的输入端连接，液氢储罐的输出端与第一超低温高压液氢泵的输入端连接，第一超低温高压液氢泵的输出端与第一复温器的输入端连接，第一复温器的输出端同时与高压氢储罐的输入端以及第一高压加氢机的输入端连接，第一高压加氢机的输出端与待加注结构连接；

其中，第一复温器的输出端与换热器的输入端连接，换热器的输出端与第一复温器的输入端连接；

作为本实用新型的进一步优选，第二条路径包括第二复温器、压缩机、换热器以及第二高压加氢机，液氢运输槽车的输出端与第二复温器的输入端连接，第二复温器的输出端与压缩机的一端连接，压缩机的另一端与换热器的输入端连接，换热器的输出端与第二高压加氢机的输入端连接，第二高压加氢机的输出端与车辆连通；

作为本实用新型的进一步优选，所述气氢加氢路线包括第二超低温高压液氢泵以及低温高压加氢机，液氢运输槽车的输出端与第二超低温高压液氢泵的输入端连接，第二超低温高压液氢泵的输出端与低温高压加氢机的输入端连接，低温高压加氢机的输出端与低温高压氢罐连通。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的多路径供氢加注系统，为满足不同加注对象需求，设计了多种加氢路径，并明确了各种加氢路径的具体环节可实现不同状态氢的多种路径加注需求，同时能够服务多种加注终端。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型提供的优选实施例的整体示意图。

图中：1为氢气压缩机，2为第一换热器，3为第二换热器，4为第三换热器，5为氢透平膨胀机，6为节流阀，7为液氢罐，8为液氢集装箱，9为液氢运输槽车，10为液氢加氢机，11为液氢储罐，12为第一超低温高压液氢泵，13为第一复温器，14为第一高压加氢机，15为高压氢储罐，16为换热器，17为第二复温器，18为压缩机，19为第二高压加氢机，20为第二超低温高压液氢泵，21为低温高压加氢机，22为低温高压氢罐。

实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。

如背景技术中阐述的，现有技术中关于液氢的加注方式比较单一，无法满足多种加注状态以及加注终端的需求，因此本申请尝试提供一种多路径供氢加注系统，能够同时提供液氢加氢、高压气氢加氢以及超低温高压气氢的加注，同时能满足多种终端的加注需求。

具体的，图1所示，本申请首先包括氢气压缩机1、液氢罐7、液氢集装箱8以及若干液氢运输槽车9，液氢罐与液氢集装箱构成储备部分，氢气压缩机的输出端与第一换热器2的输入端连通，第一换热器的输出端与第二换热器3的输入端连通，第二换热器的输出端与氢透平膨胀机5的输入端连接，氢透平膨胀机的输出端与第三换热器4的输入端连接，第三换热器的输出端通过节流阀6与储备部分连通，储备部分与若干液氢运输槽车连通。

通过若干的液氢运输槽车，实现液氢的运输。为了匹配多种氢态需求，系统包含三条供氢路径，且三条供氢路径均与若干液氢运输槽车连通，三条供氢路径分别为液氢加氢路线、液氢转换高压气氢加氢路线以及气氢加氢路线。

第一种是向终端直接提供液氢加氢（L-LH2），该过程不需要压缩机、增压泵等动力机械，能耗很低。具体的，所述液氢加氢路线包括液氢加氢机10，液氢运输槽车的输出端与液氢加氢机的输入端连接，液氢加氢机的输出端与待加注结构连接。

第二种是将液氢变成高压气氢加氢（L-CGH2），所述液氢转换高压气氢加氢路线包括两条路径，一种是液氢储罐11内的液氢经超低温高压液氢泵后达到45 MPa 或者 90 MPa的压力，进入到复温器中复温后储存加氢；另一种路线是按照气氢路线增压加氢，液氢储罐内的液氢先经过复温器复温后，进入（隔膜式）压缩机18后达到45 MPa 或者90 MPa 的压力，然后给车辆加氢。

这两条路径最大的区别点除了是复温器的使用位置存在差别，还在于两条路线加注终端的不同，而复温器位置的不同均是为了匹配加注终端的不同，第一条路径的加注氢终端为待加注结构，第二条路径的加注氢终端为车辆，满足多种终端需求。

第一条路径包括液氢储罐、第一超低温高压液氢泵12、第一复温器13、换热器16、高压氢储罐15以及第一高压加氢机14，液氢运输槽车的输出端与液氢储罐的输入端连接，液氢储罐的输出端与第一超低温高压液氢泵的输入端连接，第一超低温高压液氢泵的输出端与第一复温器的输入端连接，第一复温器的输出端同时与高压氢储罐的输入端以及第一高压加氢机的输入端连接，第一高压加氢机的输出端与待加注结构连接；其中，第一复温器的输出端与换热器的输入端连接，换热器的输出端与第一复温器的输入端连接。

第二条路径包括第二复温器17、压缩机、换热器以及第二高压加氢机19，液氢运输槽车的输出端与第二复温器的输入端连接，第二复温器的输出端与压缩机的一端连接，压缩机的另一端与换热器的输入端连接，换热器的输出端与第二高压加氢机的输入端连接，第二高压加氢机的输出端与车辆连通。

从附图中还可以看出，两条路径中均包含了换热器，因此这里需要着重讲一下换热器的作用，由于液氢的主要来源其实是液氢运输槽车的运输，那么液氢在输入前均会进入液氢储罐内进行缓存，此时其压力约为20Mpa，然后经过压缩机压力达90Mpa（在第一条路径中作为首次压缩的装置即为第一超低温高压液氢泵），通过换热器降温使氢气接近常温，注入高压氢储罐内储存，最后再通过第一高压加氢机或第二高压加氢机向待加注结构或车辆加注。这里还需要注意的是，将20Mpa的压缩氢气通过压缩机或者第一超低温高压液氢泵卸载至45Mpa或90Mpa的过程中，必须用低温冷冻水通过换热器对压缩氢气进行快速冷却，以提高压缩效率、增加储氢密度并确保储氢安全。

最后一种是向终端提供超低温高压气氢；所述气氢加氢路线包括第二超低温高压液氢泵20以及低温高压加氢机21，液氢运输槽车的输出端与第二超低温高压液氢泵的输入端连接，第二超低温高压液氢泵的输出端与低温高压加氢机的输入端连接，低温高压加氢机的输出端与低温高压氢罐22连通。第二超低温高压液氢泵是用于将液氢直接增压到45MPa或者90MPa，然后再汽化给终端加氢。将液氢直接增压再汽化加氢，比先汽化再增压加氢的能耗要低，将是未来液氢供氢加氢站的主流工艺过程。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种多路径供氢加注系统，包括压缩机（18）、氢气压缩机（1）、液氢罐（7）、液氢集装箱（8）以及若干液氢运输槽车（9），液氢罐（7）与液氢集装箱（8）构成储备部分，氢气压缩机（1）的输出端与第一换热器（2）的输入端连通，第一换热器（2）的输出端与第二换热器（3）的输入端连通，第二换热器（3）的输出端与氢透平膨胀机（5）的输入端连接，氢透平膨胀机（5）的输出端与第三换热器（4）的输入端连接，第三换热器（4）的输出端通过节流阀（6）与储备部分连通，储备部分与若干液氢运输槽车（9）连通；其特征在于：

系统包含三条供氢路径，且三条供氢路径均与若干液氢运输槽车（9）连通，三条供氢路径分别为液氢加氢路线、液氢转换高压气氢加氢路线以及气氢加氢路线。

2.根据权利要求1所述的多路径供氢加注系统，其特征在于：所述液氢加氢路线包括液氢加氢机（10），液氢运输槽车（9）的输出端与液氢加氢机（10）的输入端连接，液氢加氢机（10）的输出端与待加注结构连接。

3.根据权利要求1所述的多路径供氢加注系统，其特征在于：所述液氢转换高压气氢加氢路线包括两条路径，均包含换热器（16），第一条路径的加注氢终端为待加注结构，第二条路径的加注氢终端为车辆。

4.根据权利要求3所述的多路径供氢加注系统，其特征在于：第一条路径包括液氢储罐（11）、第一超低温高压液氢泵（12）、第一复温器（13）、换热器（16）、高压氢储罐（15）以及第一高压加氢机（14），液氢运输槽车（9）的输出端与液氢储罐（11）的输入端连接，液氢储罐（11）的输出端与第一超低温高压液氢泵（12）的输入端连接，第一超低温高压液氢泵（12）的输出端与第一复温器（13）的输入端连接，第一复温器（13）的输出端同时与高压氢储罐（15）的输入端以及第一高压加氢机（14）的输入端连接，第一高压加氢机（14）的输出端与待加注结构连接；

其中，第一复温器（13）的输出端与换热器（16）的输入端连接，换热器（16）的输出端与第一复温器（13）的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的多路径供氢加注系统，其特征在于：第二条路径包括第二复温器（17）、压缩机（18）、换热器（16）以及第二高压加氢机（19），液氢运输槽车（9）的输出端与第二复温器（17）的输入端连接，第二复温器（17）的输出端与压缩机（18）的一端连接，压缩机（18）的另一端与换热器（16）的输入端连接，换热器（16）的输出端与第二高压加氢机（19）的输入端连接，第二高压加氢机（19）的输出端与车辆连通。

6.根据权利要求1所述的多路径供氢加注系统，其特征在于：所述气氢加氢路线包括第二超低温高压液氢泵（20）以及低温高压加氢机（21），液氢运输槽车（9）的输出端与第二超低温高压液氢泵（20）的输入端连接，第二超低温高压液氢泵（20）的输出端与低温高压加氢机（21）的输入端连接，低温高压加氢机（21）的输出端与低温高压氢罐（22）连通。