[發明專利]一種加氫機前氫氣冷卻方法

有效

• 申請號: 202110210662.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112963733B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 鄧矛;晁君瑞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化廣州工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02;F17D3/01;F17D3/12;F17D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種加氫機前氫氣冷卻方法，該方法包括如下步驟：1)將冷卻劑引入冷卻器；2)將氫氣引入冷卻器并進行加注；所述的冷卻劑為液氮。本發明具有如下有益效果：1)取消了冷卻劑循環冷卻系統，降低了一次投資成本低和系統的運行維護成本；2)冷卻劑采用液氮，避免了冷卻劑對設備的腐蝕，增加了系統的安全性，換熱效率高，可實現加氫機快速為汽車加氫的要求；3)冷卻劑采用液氮，在冷卻氫氣后稍加處理排空即可，無污染物的排放。

技術領域

本發明涉及加氫站技術領域，尤其涉及一種加氫機前氫氣冷卻方法。

背景技術

氫被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，氫能在解決能源危機、全球變暖及環境污染等問題方面將發揮越來越重要的作用。作為氫能在交通運輸方面的重要用途之一，氫燃料電池汽車使用越來越廣泛。加氫站之于氫燃料電池汽車，猶如加油站之于傳統燃油汽車、充電樁之于電動汽車，是氫能在交通、運輸等領域關鍵的環節。

加氫站核心設備包括壓縮機、固定儲氫設施、加氫機，這三大設備的性能參數決定了加氫站的整體加注能力和儲氫能力。加氫機的主要功能是為氫燃料電池汽車的車載儲氫瓶進行加注。由于加氫機在氫氣加注時有“焦-湯效應”，導致氫氣溫度上升，因此加注過程中如何防止氫氣溫度不斷升高是加氫機的關鍵性能之一。目前國內主要的35MPa加氫機生產商在應對加注時氫氣升溫主要有兩種方式：1)在加氫機內設置與汽車車載瓶相連接的通訊接口，將加注過程中車載氣瓶的溫度和壓力信號輸入到加氫機內，實現自動調節氫氣升壓速率，達到控制氫氣溫度的效果；2)采用加氫前預冷的方式。氫氣進入加氫機前首先通過一臺外置換熱器進行換熱，使氫氣溫度下降后對車載氣瓶進行加注。由于加氫前預冷的方式在實現快速加氫方面有優勢，可減少氫氣加注的時間和應對日常較多的加注車輛，目前加氫前預冷的方式得到廣泛應用。

目前常用的加氫機前冷卻方法多采用水作為冷卻劑來冷卻氫氣，再采用水冷或空冷等方式來冷卻水，達到循環使用水的目的；或采用冷卻劑冷卻氫氣，再采用水冷或其它方法來冷卻冷卻劑。中國專利201710035200.4公開了一種增壓、加氫裝置，采用換熱器、風冷機、離心泵和冷卻介質容器組成的閉式冷卻水系統，將降溫后的氫氣通過控制系統安全、定量的輸送到氫燃料電池汽車中，但總體來說冷卻系統流程長、設備多；專利CN202010590538.8提供了撬裝加氫站的冷卻系統，該冷卻系統包括隔膜壓縮機、印刷電路板式PCHE換熱器、加氫機以及水冷機組，將印刷電路板式PCHE換熱器結合隔膜壓縮機、水冷機組實現對加氫機前氫氣的冷卻，其中印刷電路板式PCHE換熱器利用冷卻劑對氫氣進行冷卻，結合隔膜壓縮機、水冷機組，通過對管路的循環使用設計，通過水冷機組的冷卻液的一級冷卻即對氫氣實現壓縮與換熱，無需二級冷卻，具備較高的換熱效率，但總體來說系統投資較高，運營、檢維修工作量大等情況。另外，若采用水或其它冷卻劑冷卻氫氣，目前冷卻劑或多或少都有腐蝕性，有可能導致冷卻換熱器的腐蝕損壞，增加系統的運行維護成本和安險隱患，氫氣壓力高而冷卻劑的壓力往往較低，一旦出現泄露在巨大壓差作用下將導致大量氫氣涌入冷卻劑一側，氫氣易爆，存在較大安全隱患。

總之，加氫機前氫氣冷卻無論是用水或其它冷卻劑，均是通過較復雜系統來實現冷卻劑的循環使用，系統復雜，造成較高的一次投資、運行維護成本和安全風險，需要開發新的冷卻方法和設備。

發明內容

為了解決現有技術存在的加氫機前氫氣冷卻系統復雜、一次投資、運行維護成本和安全風險高的問題，本發明提供一種加氫機前氫氣冷卻方法，以降低系統復雜程度，降低系統運維成本，提高系統的安全性。

本發明提供的加氫機前氫氣冷卻方法包括如下步驟：

1)將冷卻劑引入冷卻器：

打開冷卻劑入口閥門，從冷卻劑存儲器中將冷卻劑引入到冷卻器中，冷卻劑在冷卻器內膨脹釋放冷量，冷卻器內整體溫度得到降低；通過冷卻劑出口溫度計，測得冷卻劑出口溫度達到預定溫度后，同時關閉冷卻劑入口閥門和冷卻劑出口閥門，在冷卻劑入口閥門和冷卻劑出口閥門的共同作用下，冷卻劑在冷卻器中保溫保壓；