同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了同时适用于70和35MPa加注压力的加氢方法和系统，加氢系统包括站内制氢单元、外供氢单元、缓冲罐、低压氢气压缩单元、低压储氢单元、高压氢气压缩单元、高压储氢单元、低压加氢单元和高压加氢单元。加氢方法则利用了加氢系统向终端用户加注氢气。本发明专利技术氢源可来自站内制氢和外供氢两种，既可在站内制氢设备故障或出力不足时利用外供氢进行补充，也可在站内制氢能力超过加氢站自用氢气量时直接向空载长管拖车充装并外售氢气；设置2种不同设计压力等级的压缩设备以及储氢瓶组，能够减少高压储氢瓶数量并降低储存危险性，本发明专利技术能够在一个加氢站中实现两种加注压力的氢气加注，提高了氢气压缩设备和储氢设备的利用率。

【技术实现步骤摘要】
同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统
本专利技术涉及氢能
，更具体地讲，涉及一种同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢方法和系统。
技术介绍
氢能源作为一种高效、清洁、可持续发展的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，以氢燃料电池汽车为主的交通领域是氢能利用的重要方向之一。现阶段制约氢能在交通领域利用发展的瓶颈主要是加氢站的建设，加氢基础设施不足，成为当前我国氢能产业发展面临的最大阻碍。加氢站氢的来源主要分为外供氢和站内制氢两类。站内制氢加氢站在国外已较为成熟，而在国内正在运营的加氢站，因受到各种因素制约，均采用外供氢方式。但随着技术的不断成熟、我国相关法律法规的不断完善，站内制氢预计将成为我国加氢站未来的发展趋势。加氢站的氢气加注压力目前有35MPa、70MPa两种。其中，35MPa加注压力的加氢站较为常见(国内运营的加氢站大部分均为35MPa加注)，其终端用户包括燃料电池公交车、物流车等；70MPa加注压力的加氢站国内目前仍较少，其终端用户主要为小轿车等。目前世界范围内已有的70MPa加注压力的常规加氢站，其工艺系统流程基本如图1、图2所示。如图1所示，经站内制氢提纯设备1＇产出的0.6～3MPa的氢气暂存于缓冲罐2＇中，经氢气压缩设备3＇(多级压缩机或泵)增压至80MPa以上(如87.5MPa)，经阀门7＇、8＇、9＇分别储存于储氢瓶组4＇中。储氢瓶组4＇由多个额定工作压力均为87.5MPa的储氢瓶组成，并被划分为高、中、低压三种等级储氢瓶。如图2所示，经氢气长管拖车11＇运输而来的5～20MPa的氢气，由氢气卸料装置12＇卸料之后，经氢气压缩设备3＇(压缩机或泵)增压至80MPa以上(如87.5MPa)，经阀门7＇、8＇、9＇分别储存于储氢瓶组4＇中。储氢瓶组4＇由多个额定工作压力均为87.5MPa的储氢瓶组成，并被划分为高、中、低压三种等级储氢瓶。在通过加注压力为70MPa的加氢机5＇向终端用户6＇加注氢气时，氢气压缩设备3＇停运，首先由低压储氢瓶经阀门9＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢，待二者压力平衡后，若终端用户6＇氢气充装压力达不到要求(如70MPa)，则继续切换至中压储氢瓶经阀门8＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢并至压力平衡，最后切换至高压储氢瓶经阀门7＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢至压力平衡，最终使终端用户6＇的氢气充装压力达到要求值(如70MPa)。随着储氢瓶组4＇中氢气的消耗，其压力不断下降。当高压储氢瓶中的氢气压力低于某一压力要求时(如70MPa)，停止储氢瓶组4＇向加氢机5＇的供气。此时启动压缩设备3＇，抽取上游站内制氢设备出口缓冲罐或外供氢长管拖车内的氢气经增压后依次对储氢瓶组4＇中的各储氢瓶充装氢气，并使其压力恢复至要求值(如80～87.5MPa)。此时也可由压缩设备3＇直接经阀门10＇向加氢机5＇供气，但需关闭阀门7＇、8＇、9＇。由上述过程可知，常规70MPa加注压力加氢站工艺系统存在以下问题：(1)因储氢瓶组4＇的氢气充装口、氢气输出口为同一端口，当储氢瓶组4＇向加氢机9＇供气时，氢气压缩设备3＇则无法工作，氢气压缩设备3＇的利用率较低。(2)虽被人为划分为高、中、低压三种等级，但储氢瓶组4＇的各储氢瓶额定工作压力均同为87.5MPa，高压储氢瓶数量较多，危险性大。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种能够在一个加氢站同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢系统和方法，同时也为现有35MPa加氢站提供了改造方法。本专利技术的一方面提供了一种同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述加氢系统包括站内制氢单元、外供氢单元、缓冲罐、低压氢气压缩单元、低压储氢单元、高压氢气压缩单元、高压储氢单元、低压加氢单元和高压加氢单元，其中，所述站内制氢单元和外供氢单元分别通过设置有供氢控制阀的供氢支路与缓冲罐相连，所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连并且所述低压氢气压缩单元通过设置有第一控制阀的低压储氢支路与低压储氢单元相连；所述低压储氢单元通过依次设置有第二控制阀和第三控制阀的低压输氢支路与低压加氢单元相连，所述低压输氢支路与低压储氢支路相连并且所述低压输氢支路与低压储氢支路的连接处位于低压氢气压缩单元与第一控制阀之间；所述低压输氢支路的第二控制阀与第三控制阀之间连接有与高压储氢单元相连的高压储氢支路，所述高压储氢支路上沿着氢气流动方向依次设置有第四控制阀、高压氢气压缩单元和第五控制阀；所述高压储氢单元通过设置有第六控制阀的高压输氢支路与高压加氢单元相连，所述高压输氢支路与高压储氢支路相连并且所述高压输氢支路与高压储氢支路的连接处位于第五控制阀与高压氢气压缩单元之间。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述低压输氢支路上第二控制阀和所述低压输氢支路与高压储氢支路的连接处之间还连接有与外供氢单元相连的充氢支路，所述充氢支路上设置有第一减压阀和第七控制阀。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述低压输氢支路上所述低压输氢支路与高压储氢支路的连接处和第三控制阀之间还连接有与高压输氢支路相连的切换支路，所述切换支路上设置有第八控制阀。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述站内制氢单元为站内制氢提纯设备，所述站内制氢单元与缓冲罐相连的供氢支路上设置的供氢控制阀为止回阀。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述外供氢单元为氢气长管拖车，所述外供氢单元与缓冲罐相连的供氢支路上设置的供氢控制阀包括第二减压阀和第九控制阀。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述低压储氢单元由若干个额定工作压力为45MPa的低压储氢瓶组成，所述低压储氢瓶中的初始氢气压力为40～45MPa，所述低压加氢单元的加注压力为35MPa；所述高压储氢单元由若干个额定工作压力为87.5MPa的高压储氢瓶组成，所述高压储氢瓶中的初始氢气压力为80～87.5MPa，所述高压加氢单元的加注压力为70MPa。本专利技术还提供了一种同时适用于70和35MPa加注压力的加氢方法，利用上述同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢系统向终端用户加注氢气。根据本专利技术同时适用于70和35MPa加注压力的加氢方法的一个实施例，所述加氢方法包括以下步骤：A、利用低压氢气压缩单元抽取缓冲罐中来自于站内制氢单元或外供氢单元中的氢气，增压后充装至低压储氢单元中至初始氢气压力；利用高压氢气压缩单元抽取低压储氢单元中的氢气，进一步增压后充装至高压储氢单元中至初始氢气压力；B、当需要经低压加氢单元向第二终端用户加注氢气时，由低压储氢单元经低压加氢单元向第二终端用户加注氢气，直至第二终端用户的氢气压力达到要求值；当低压储氢单元中的氢气压力不足以使第二终端用户的氢气压力达到要求值时，切换启动低压氢气压缩单元抽取缓冲罐中的氢气并在增压后直接经低压加氢单元向第二终端用户加注氢气，直至第二终端用户的氢气压力达到要求值，其中，所述第二终端用户的氢气压力要求值为35MPa；当需要经高压加氢单元向第一终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述加氢系统包括站内制氢单元、外供氢单元、缓冲罐、低压氢气压缩单元、低压储氢单元、高压氢气压缩单元、高压储氢单元、低压加氢单元和高压加氢单元，其中，所述站内制氢单元和外供氢单元分别通过设置有供氢控制阀的供氢支路与缓冲罐相连，所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连并且所述低压氢气压缩单元通过设置有第一控制阀的低压储氢支路与低压储氢单元相连；所述低压储氢单元通过依次设置有第二控制阀和第三控制阀的低压输氢支路与低压加氢单元相连，所述低压输氢支路与低压储氢支路相连并且所述低压输氢支路与低压储氢支路的连接处位于低压氢气压缩单元与第一控制阀之间；所述低压输氢支路的第二控制阀与第三控制阀之间连接有与高压储氢单元相连的高压储氢支路，所述高压储氢支路上沿着氢气流动方向依次设置有第四控制阀、高压氢气压缩单元和第五控制阀；所述高压储氢单元通过设置有第六控制阀的高压输氢支路与高压加氢单元相连，所述高压输氢支路与高压储氢支路相连并且所述高压输氢支路与高压储氢支路的连接处位于第五控制阀与高压氢气压缩单元之间。

【技术特征摘要】
1.一种同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述加氢系统包括站内制氢单元、外供氢单元、缓冲罐、低压氢气压缩单元、低压储氢单元、高压氢气压缩单元、高压储氢单元、低压加氢单元和高压加氢单元，其中，所述站内制氢单元和外供氢单元分别通过设置有供氢控制阀的供氢支路与缓冲罐相连，所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连并且所述低压氢气压缩单元通过设置有第一控制阀的低压储氢支路与低压储氢单元相连；所述低压储氢单元通过依次设置有第二控制阀和第三控制阀的低压输氢支路与低压加氢单元相连，所述低压输氢支路与低压储氢支路相连并且所述低压输氢支路与低压储氢支路的连接处位于低压氢气压缩单元与第一控制阀之间；所述低压输氢支路的第二控制阀与第三控制阀之间连接有与高压储氢单元相连的高压储氢支路，所述高压储氢支路上沿着氢气流动方向依次设置有第四控制阀、高压氢气压缩单元和第五控制阀；所述高压储氢单元通过设置有第六控制阀的高压输氢支路与高压加氢单元相连，所述高压输氢支路与高压储氢支路相连并且所述高压输氢支路与高压储氢支路的连接处位于第五控制阀与高压氢气压缩单元之间。2.根据权利要求1所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述低压输氢支路上第二控制阀和所述低压输氢支路与高压储氢支路的连接处之间还连接有与外供氢单元相连的充氢支路，所述充氢支路上设置有第一减压阀和第七控制阀。3.根据权利要求1所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述低压输氢支路上所述低压输氢支路与高压储氢支路的连接处和第三控制阀之间还连接有与高压输氢支路相连的切换支路，所述切换支路上设置有第八控制阀。4.根据权利要求1所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述站内制氢单元为站内制氢提纯设备，所述站内制氢单元与缓冲罐相连的供氢支路上设置的供氢控制阀为止回阀。5.根据权利要求1所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述外供氢单元为氢气长管拖车，所述外供氢单元与缓冲罐相连的供氢支路上设置的供氢控制阀包括第二减压阀和第九控制阀。6.根据权利要求1所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢系统，其特征在于，所述低压储氢单元由若干个额定工作压力为45MPa的低压储氢瓶组成，所述低压储氢瓶中的初始氢气压力为40～45MPa，所述低压加氢单元的加注压力为35MPa；所述高压储氢单元由若干个额定工作压力为87.5MPa的高压储氢瓶组成，所述高压储氢瓶中的初始氢气压力为80～87.5MPa，所述高压加氢单元的加注压力为70MPa。7.一种同时适用于70和35MPa加注压力的加氢方法，其特征在于，利用权利要求1至6中任一项所述同时适用于70MPa和35MPa加注压力的加氢系统向终端用户加注氢气。8.根据权利要求7所述同时适用于70和35MPa加注压力的加氢方法，其特征在于，所述加氢方法包括以下步骤：A、利用低压氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄原发，张定海，杨锦，郑国庆，李重霖，王晓亮，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51