一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统

技术领域

本发明涉及加氢站领域，具体涉及一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统。

背景技术

通常加氢站通过低压、中压、高压三种压力进行加注的方式进行加氢，由于氢气的“焦-汤效应”，加氢站的加氢机在快速大流量加注时，车载供氢系统的储氢气瓶不能及时散热，导致氢气温度上升。而目前国内35MPa车载瓶常用的为铝内胆碳纤维全缠绕高压储氢气瓶，使用环境温度为-40～85℃。为了保证即使在夏季环境温度较高时，整个加注完成后瓶温也不超过瓶的使用温度。因此需要控制在加注过程中的温升，如何防止氢气温度不断升高是加氢机的关键性能之一。目前国内主要的35MPA加氢机生产厂商应对加注时氢气升温方面主要采用的是加氢前预冷的方式。氢气进入加氢枪前首先通过一台外置换热器进行换热，使氢气温度下降后再通过加氢枪给车载瓶进行加注。换热器冷却介质为低温循环冷却水，需要外设一台大功率的冷水机组将冷却水降低至5～10℃，从而能耗较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能耗较低的液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，包括：液氢储罐、高压柱塞泵、空温式汽化器、高压瓶组、加氢机、套管式换热器，液氢储罐通过管道与高压柱塞泵相连，高压柱塞泵通过管道与空温式汽化器相连，空温式汽化器通过管道与高压瓶组相连，高压瓶组通过管道与套管式换热器的气体进口相连，套管式换热器的气体出口通过管道与加氢机相连，套管式换热器的进水口通过管道与循环泵的出水口相连相连，循环泵的进水口通过管道与水箱的出口相连，水箱的进口通过管道与套管式换热器的出水口，其特征在于：高压柱塞泵与空温式汽化器之间的管道为第一管道，水箱的进口和套管式换热器的出水口之间的管道为第二管道，在第二管道上串联有一段换热管道，换热管道的两端分别通过一段软管与第二管道相连，换热管道安装于升降架上，在升降架的下方设置有能驱动升降架和换热管道上下移动的上下驱动装置，换热管道在上下驱动装置的驱动下向上移动后能和第一管道相靠近，使得第一管道中液氢释放的冷量能将换热管道中的水冷却，换热管道在上下驱动装置的驱动下向下移动后又能和第一管道相远离。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：在升降架上设置有一个保温套，换热管道穿过保温套，在保温套的上部设置有一个避让缺口，上下驱动装置驱动换热管道和保温套向上移动时，第一管道能通过避让缺口进入保温套中，使得液氢能对水进行冷却。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：保温套由保温棉制成。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：换热管道由中间的蛇形管和两端的直管组成，蛇形管上的各个直管段的走向与第一管道的走向相同，并且各个直管段绕着第一管道布置。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：换热管道两端的直管分别通过法兰与软管相连，两根软管分别通过法兰与第二管道相连。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：上下驱动装置为气缸。

进一步的，前述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，其中：还包括：冷水机组，循环泵和水箱属于冷水机组。

本发明的优点为：所述的降耗型氢气加注系统能利用液氢的冷量来替代冷水机组对冷却水进行冷却，从而能大大降低能耗。

附图说明

图1为本发明所述的一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，一种液氢储运型加氢站的降耗型氢气加注系统，包括：液氢储罐1、高压柱塞泵2、空温式汽化器3、高压瓶组4、加氢机5、套管式换热器6，液氢储罐1通过管道与高压柱塞泵2相连，高压柱塞泵2通过管道与空温式汽化器3相连，空温式汽化器3通过管道与高压瓶组4相连，高压瓶组4通过管道与套管式换热器6的气体进口相连，套管式换热器6的气体出口通过管道与加氢机5相连，套管式换热器6的进水口通过管道与循环泵7的出水口相连相连，循环泵7的进水口通过管道与水箱8的出口相连，水箱8的进口通过管道与套管式换热器6的出水口，高压柱塞泵2与空温式汽化器3之间的管道为第一管道91，水箱8的进口和套管式换热器6的出水口之间的管道为第二管道95，在第二管道95上串联有一段换热管道96，换热管道96的两端分别通过一段软管93与第二管道95相连，换热管道96安装于升降架92上，在升降架92的下方设置有能驱动升降架92和换热管道96上下移动的上下驱动装置97，换热管道96在上下驱动装置97的驱动下向上移动后能和第一管道91相靠近，使得第一管道91中液氢释放的冷量能将换热管道96中的水冷却至5～10℃，换热管道96在上下驱动装置97的驱动下向下移动后又能和第一管道91相远离。

工作时，高压柱塞泵2抽取液氢储罐1中的液氢并加压输送去到空温式汽化器3，液氢在空温式汽化器3气化后去到高压瓶组4储存，高压瓶组4中的气氢去到套管式换热器6中换热预冷，然后气氢在去到加氢机5去加注；水箱8中的水在循环泵7的作用去到套管式换热器6中与气氢换热后在回到水箱8中，冷却水在回到水箱8前会首先与第一管道91中的液氢进行换热而冷却至5～10℃。

当需要给高压瓶组4补充气氢但是不需要加注时，为了防止换热管道96中的冷却水结冰，需要通过上下驱动装置97使换热管道96下降而与第一管道91相远离。

在本实施例中，在升降架92上设置有一个保温套94，换热管道96穿过保温套94，在保温套94的上部上设置有一个避让缺口941，上下驱动装置97驱动换热管道96和保温套94向上移动时，第一管道91能通过避让缺口941进入保温套94中，使得液氢能对水进行冷却，保温套94由保温棉制成，保温套94能防止冷量散放掉。换热管道96由中间的蛇形管961和两端的直管962组成，蛇形管961上的各个直管段的走向与第一管道91的走向相同，并且各个直管段绕着第一管道91布置，蛇形管961能使冷却水被更好的冷却。

换热管道96两端的直管962分别通过法兰与软管93相连，两根软管93分别通过法兰与第二管道95相连。上下驱动装置97为气缸。

本实施例中，还包括：冷水机组10，循环泵7和水箱8属于冷水机组10，冷水机组10中还设置有制冷压缩机。设置冷水机组10是为了在高压柱塞泵2不工作时由冷水机组10来提供冷量冷却水。