[實用新型]一種高效加氫系統

有效

• 申請號: 201821678035.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN209084395U
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 莊原發;張定海;楊錦;鄭國慶;李重霖;王曉亮
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C13/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鐘瑩潔;錢成岑

本實用新型公開了一種高效加氫系統，所述高效加氫系統包括供氫單元、氫氣壓縮單元、加氫單元和至少兩組并聯設置的儲氫單元，供氫單元與氫氣壓縮單元相連，氫氣壓縮單元通過儲氫支路分別與各組儲氫單元相連，各組儲氫單元又分別通過與儲氫支路相連的輸氫支路與加氫單元相連。本實用新型能夠在某一組儲氫單元向終端用戶供氫的同時，不影響壓縮設備向其他組儲氫單元補充氫氣，有利于提高壓縮設備的利用率；在加氫站運行過程中，各組儲氫單元的儲氫瓶氫氣壓力始終保持較高的壓力范圍并能夠以較高的氫氣壓力實現對終端用戶的高效加氫，同時使得儲氫瓶組中各儲氫瓶使用率保持相對一致。

技術領域

本實用新型涉及氫能技術領域，更具體地講，涉及一種高效加氫系統。

背景技術

氫能源作為一種高效、清潔、可持續發展的“無碳”能源已得到世界各國的普遍關注，以氫燃料電池汽車為主的交通領域是氫能利用的重要方向之一?，F階段制約氫能在交通領域利用發展的瓶頸主要是加氫站的建設，加氫基礎設施不足，成為當前我國氫能產業發展面臨的最大阻礙。

加氫站氫的來源分為外供氫和站內制氫兩類。目前，加氫站的氫氣加注壓力有35MPa、70MPa兩種。

常規加氫站的工藝系統流程基本如圖1、圖2所示：

如圖1所示，經站內制氫提純設備1＇產出的氫氣暫存于緩沖罐2＇中，經氫氣壓縮設備3＇(壓縮機或泵)增壓后(如增壓至45或87.5MPa)，經閥門7＇、8＇、9＇分別儲存于儲氫瓶組4＇中。儲氫瓶組4＇由多個儲氫瓶組成，并被人為劃分為高、中、低壓三種等級儲氫瓶(其額定儲氫壓力一致)。

如圖2所示，經氫氣長管拖車11＇運輸而來的氫氣，由氫氣卸料裝置12＇卸料之后，經氫氣壓縮設備3＇(壓縮機或泵)增壓后(如增壓至45或87.5MPa)，經閥門7＇、8＇、9＇分別儲存于儲氫瓶組4＇中。儲氫瓶組4＇由多個儲氫瓶組成，并被人為劃分為高、中、低壓三種等級儲氫瓶(其額定儲氫壓力一致)。

在通過加氫機5＇向終端用戶6＇加注氫氣時，氫氣壓縮設備3＇停運，首先由低壓儲氫瓶經閥門9＇、10＇及加氫機5＇向終端用戶6＇加氫，待二者壓力平衡后，若終端用戶6＇氫氣壓力達不到要求(如35或70MPa)，則繼續切換至中壓儲氫瓶經閥門8＇、10＇及加氫機5＇向終端用戶6＇加氫并至壓力平衡，最后切換至高壓儲氫瓶經閥門7＇、10＇及加氫機5＇向終端用戶6＇加氫至壓力平衡，最終使終端用戶6＇的氫氣充裝壓力達到要求值(如35或70MPa)。

隨著儲氫瓶組4＇中氫氣的消耗，其壓力不斷下降。當高壓儲氫瓶中的氫氣壓力低于某一最低壓力要求時，停止儲氫瓶組4＇向加氫機5＇的供氣。因向加氫機5＇供氫時，氫氣是依次由低、中、高壓儲氫瓶而來，當高壓儲氫瓶壓力低于最低要求值時，低、中壓儲氫瓶中壓力也均已低于該最低要求值。因此，儲氫瓶組4＇中的所有儲氫瓶均需補充氫氣。

此時啟動壓縮設備3＇，抽取上游站內制氫設備出口緩沖罐或外供氫長管拖車內的氫氣，經增壓后依次充裝至儲氫瓶組4＇的各儲氫瓶中，直至儲氫瓶4＇的各儲氫瓶壓力恢復至要求值(如45或87.5MPa)。

由上述過程可知，常規加氫站氫氣加注工藝系統存在以下問題：

(1)儲氫瓶組4＇的各儲氫瓶額定工作壓力均相同，但因被人為劃分為高、中、低壓三種等級，且依次按照低、中、高壓儲氫瓶的順序經加氫機5＇向終端用戶6＇多級供氫，各儲氫瓶使用程度不同(低壓儲氫瓶中壓降最大，中壓儲氫瓶中壓降次之，高壓儲氫瓶中壓降最小)。正因各儲氫瓶使用程度不同，在常規加氫站儲氫瓶組設計時，常將高、中、低壓儲氫瓶按不同的數量考慮(如高：中：低＝2:3:4)；

(2)因依次按照低、中、高壓儲氫瓶的順序經加氫機5＇向終端用戶6＇供氫，供氫壓力由小到大，加氫速度慢、效率低；

(3)因儲氫瓶組4＇的氫氣充裝口、氫氣輸出口為同一端口，當儲氫瓶組4＇經加氫機5＇向終端用戶6＇供氣時，壓縮設備3＇則無法工作，壓縮設備3＇的利用率較低；