[發明專利]一種70MPa大流量加氫系統

在審

• 申請號: 202210640328.4
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN114877249A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 唐倫江;劉興;陳麗娟;許慎啟;何滔;王波;張杰
• 申請（專利權）人: 液空厚普氫能源裝備有限公司
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 黎飛

本發明公開了一種70MPa大流量加氫系統，涉及加氫站領域，本發明包括通過管道連接的氫氣源、卸氣柱、中高壓壓縮機、儲氫瓶組和加氫機，所述加氫機包括主管，以及通過主管依次連接的調節閥組、微通道換熱器組、加氫軟管組和大流量加氫槍，所述調節閥組包括并聯連接的流量調節閥和旁路切斷閥，所述微通道換熱器組包括至少2個并聯的微通道換熱器，所述加氫軟管組包括至少2個并聯的加氫軟管，并且每個加氫軟管的輸入端均設置有拉斷閥。本發明采用并聯和旁通控制的加氫系統，來實現大流量加注穩定安全的要求，有效克服大流量加注選型的瓶頸和難度，在安全可靠的前提下實現大流量加注。

技術領域

本發明涉及加氫站領域，特別是一種70MPa大流量加氫系統。

背景技術

氫能源是公認的清潔能源，而且氫氣熱值是常見燃料中最高的，約是石油的3倍和煤炭的4.5倍，因此氫能源汽車在減少空氣污染、減少溫室氣體排放和降低對傳統能源的依賴性等方面具有突出的優勢。

隨著氫燃料電池汽車的逐漸興起與規模化應用，作為氫燃料電池汽車的配套設施，加氫站的建設目前也在加速進行。根據我國發展燃料電池汽車路線，主要目標是實現交通領域的電氣化。根據《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》，2030年我國氫燃料電池汽車的保有量目標為100萬輛，燃料電池車類型有重卡、物流車、公交車、乘用車等多種，其中重卡的車常規要求氫氣加注量30kg以上，49噸級別重卡70MPa加氫量達到70kg以上，對于常規的加氫站點約2kg/min的加注流量，加注時間需要35min以上，目前使用燃料電池船加氫量要求達到200kg/次，為了減少加氫過程時間，因此可行的解決措施為加氫站必需采取大流量加注方式才能適應大流量氫需求的重卡或船用加注需求。

常規加氫站一般由卸氣柱、壓縮機、儲氫瓶組、順序控制盤以及加氫機和控制系統等關鍵模塊組成。目前的常規35MPa或70MPa加氫站通常設計平均加注速度約為2kg/min,主要受制于氫用流量調節閥、加氫軟管、拉斷閥、微通道換熱器選型尺寸，大流量加氫的設計選型主要存在如下瓶頸：

(1)當前加氫機組件都太小；

為避免儲氫系統和壓縮機尺寸過大，從源/儲氫系統到車輛瓶的整個H2路徑上的壓降必須最小化。

(2)有待開發的大型Cv值管閥件；

(3)加氫槍和槍座：當前可用的組件具有較小的CV值，選型和驗證使用為關鍵技術問題，制造不太重、設計壓力為96MPa的加氫槍是一項巨大的挑戰；

(4)加氫軟管：目前可用的軟管內徑太小，軟管為大流量加注的沖刷磨蝕耐受的最薄弱點，成為大流量加注的關鍵瓶頸，設計不太硬的大內徑軟管面臨巨大挑戰；

(5)微通道換熱器：高壓大流量微通道換熱器的選型和設計是避免瓶頸的關鍵，目前市場上無法選到安全可靠的大流量微通道換熱器。

所以，需要提出一種適用于大流量加氫的加氫系統，以滿足現有大流量氫需求的重卡或船用加注需求。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種70MPa大流量加氫系統，氫氣通過中高壓壓縮機儲存在中壓儲氫瓶和高壓儲氫瓶中，作為氫氣加注過程的一級和二級加注線，并可實現從中壓儲氫瓶取氣壓縮到高壓儲氫瓶中，充分利用中壓儲氫瓶中的余氣，解決了大流量加注選型的瓶頸和難度的技術問題，在使用原有成熟調節閥、微通道換熱器、加氫軟管和拉斷閥的基礎上，采用并聯和旁通控制，來實現大流量加注穩定安全的要求。

本發明采用的技術方案如下：