[實(shí)用新型]一種LNG重整制氫和LNG冷能液化氫氣一體化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202122808496.3
• 申請(qǐng)日: 2021-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN216620451U
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈威;張姝麗;安成名;孫宏圖;孟偉;楊光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司;深圳市深燃燃?xì)饧夹g(shù)研究院
• 主分類號(hào): F25J1/02
• 分類號(hào): F25J1/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本實(shí)用新型公開一種LNG重整制氫和LNG冷能液化氫氣一體化系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：LNG儲(chǔ)罐、換熱裝置、NG儲(chǔ)罐、天然氣重整制氫裝置、氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐、壓縮裝置、膨脹裝置、兩相膨脹機(jī)、液態(tài)氫氣儲(chǔ)罐；LNG儲(chǔ)罐與換熱裝置連接，LNG儲(chǔ)罐與換熱裝置之間布置有LNG泵；換熱裝置與NG儲(chǔ)罐連接；NG儲(chǔ)罐與天然氣重整制氫裝置連接；天然氣重整制氫裝置與氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐連接；氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐與壓縮裝置連接；壓縮裝置與換熱裝置連接；換熱裝置與膨脹裝置連接；膨脹裝置與兩相膨脹機(jī)連接；兩相膨脹機(jī)與液態(tài)氫氣儲(chǔ)罐連接。本實(shí)用新型LNG氣化后重整制氫和氫氣液化一體化，實(shí)現(xiàn)LNG冷能的最大利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氫氣制備和氫氣液化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LNG重整制氫和LNG冷能液化氫氣一體化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

液氫在氫氣儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離運(yùn)輸中具有重大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是未來氫能源大規(guī)模應(yīng)用的重要解決方案。在液氫溫度下，氫氣中絕大多數(shù)雜質(zhì)將被固化去除，得到的超純氫氣，完全可以滿足氫燃料電池的使用標(biāo)準(zhǔn)。液氫在零售場(chǎng)合也提供了足夠的靈活性，它可以用很小的代價(jià)轉(zhuǎn)化為任何需要的形式：氣體、超臨界流體及液體，因此國(guó)外有將近1/3的加氫站為液氫加氫站。反觀國(guó)內(nèi)，礙于缺少相關(guān)的技術(shù)支持和政策規(guī)范，目前仍少有企業(yè)涉足液氫領(lǐng)域。氫液化過程的高能耗和低效率是制約氫液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因，建設(shè)液化廠需要的高昂投資也是其實(shí)現(xiàn)民用化、商業(yè)化的重要阻礙。當(dāng)前我國(guó)的民用氫氣發(fā)展正處于起步階段，構(gòu)建能夠滿足成本和效率要求的中小型液化系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。

液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展以氫液化裝置的研究獲得液氫為基礎(chǔ)。因此，液氫的獲得需要通過一定的制冷方式將溫度降低到氫的沸點(diǎn)以下。按照制冷方式的不同，主要的氫液化系統(tǒng)有:預(yù)冷的Linde－Hampson系統(tǒng)、預(yù)冷型Claude系統(tǒng)和氦制冷的氫液化系統(tǒng)。上述三種流程形式各有特點(diǎn)，Linde－Hampson循環(huán)能耗高、效率低、技術(shù)相對(duì)成熟，適合小規(guī)模液化氫氣應(yīng)用。Claude循環(huán)綜合考慮設(shè)備以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，適用于大規(guī)模氫液化裝置，尤其是液化量在3噸/天(TPD)以上的系統(tǒng)。氦制冷的氫液化裝置由于近年來國(guó)際及國(guó)內(nèi)氦制冷機(jī)的長(zhǎng)足發(fā)展，其采用間壁式換熱形式，安全性更高，但是由于其存在換熱溫差，整機(jī)效率稍遜于Claude循環(huán)，更適用于3TPD以下的裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)制造難度、設(shè)備投資以及系統(tǒng)的大小進(jìn)行液化循環(huán)的合理選擇。

常壓下，富液LNG(液化天然氣)是-160℃的液體，蘊(yùn)藏了大量高品質(zhì)的冷能。用作燃料或化工原料之前，需要進(jìn)行熱交換，使其氣化為常溫氣體。氣化過程通常是利用海水或空氣加熱來實(shí)現(xiàn)的。該方法雖然簡(jiǎn)單直接，但浪費(fèi)了LNG的冷能。通常LNG需要重新氣化為氣態(tài)天然氣才能獲得利用。LNG氣化時(shí)釋放的冷能大約為840kJ/kg。一座300萬噸/年的LNG接收站，如果LNG連續(xù)均勻氣化，釋放的冷能大約為80MW。因此，LNG蘊(yùn)涵的冷能是十分巨大的，回收這部分能量具有可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。因此，利用富液LNG自身冷能將高壓氫氣冷卻并液化，有利于實(shí)現(xiàn)天然氣資源的綜合利用。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種LNG重整制氫和LNG冷能液化氫氣一體化系統(tǒng)，旨在利用LNG實(shí)現(xiàn)氫氣的制備，并充分利用LNG冷能實(shí)現(xiàn)氫氣的液化。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種LNG重整制氫和LNG冷能液化氫氣一體化系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括：LNG儲(chǔ)罐、換熱裝置、NG儲(chǔ)罐、天然氣重整制氫裝置、氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐、壓縮裝置、膨脹裝置、兩相膨脹機(jī)、液態(tài)氫氣儲(chǔ)罐；

所述LNG儲(chǔ)罐與所述換熱裝置連接，所述LNG儲(chǔ)罐與所述換熱裝置之間布置有LNG泵；

所述換熱裝置的第一氣體出口與所述NG儲(chǔ)罐連接；

所述NG儲(chǔ)罐與所述天然氣重整制氫裝置連接；

所述天然氣重整制氫裝置的氣體出口與所述氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐連接；

所述氣態(tài)氫氣儲(chǔ)罐的氣體出口與所述壓縮裝置連接；