一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统技术方案
Hydrogen thermal compression system with cascade utilization of energy
The invention of thermal system of hydrogen energy cascade utilization of thermal compression, including hydrogen compressor 1 to 100 level in different temperature range and high pressure hydrogen gas duct, hydrogen compressor with low heat, high pressure hydrogen and hydrogen entrance export 1 ~ 100 metal hydride bed. The low pressure hydrogen inlet is connected with the low-pressure hydrogen pipeline, and the high-pressure hydrogen outlet is connected with the high-pressure hydrogen main pipe through the high-pressure hydrogen pipeline. The external heat source passes through the external heating pipeline according to the working temperature range from the high to the low through the multi-stage hydrogen heat compressor. An inter stage heat exchange pipeline is arranged between the adjacent two stage hydrogen heat compressors, and each stage of the hydrogen heat compressor is internally provided with an inner heat exchange pipeline. The invention makes full use of the hot metal hydride hydrogen compressor reactor thermal reaction and hydrogen release when the cooling operation release of sensible heat, improve the thermal efficiency of thermal hydrogen compressor, the increased range of waste heat utilization and selectivity.
【技术实现步骤摘要】
一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统
本专利技术属于动力设备
，涉及一种氢气压缩系统，具体涉及一种梯级式利用氢气热压缩系统。
技术介绍
当今世界尚处在以石油、天然气和煤炭为主导能源的化石能源经济时代，这个化石能源经济时代必将结束，一场空前的新能源革命已经开始。取代化石能源经济的新能源经济，或者说后石油时代的新能源经济将是“氢能源经济”、“低碳经济”及其核能、太阳能、风能、水能、生物质能、地热等多元化能源现代化利用相辅相成的新能源经济。氢能源是未来的能源主体，氢能源汽车、氢燃料电池日渐进入人们的生活当中。氢能源在内燃机车、火箭、汽车、船舶、交通工具以及以氢为动力的燃料电池等方面有着广泛的应用前景。随着氢能源时代即将到来，氢能源汽车逐步推广使用，环保节能的金属氢化物热压缩成为近年世界范围的压缩系统研究的热点。现有技术的氢压缩系统多为两级压缩，压缩效率低，不能满足氢能源汽车及其它动力设备的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统，充分利用金属氢化物氢气热压缩机反应床吸氢时放出的反应热以及降温操作时放出的显热，提高氢气热压缩机的热效率...
【技术保护点】
一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：氢气热压缩系统包括1～100级处于不同工作温度区间的氢气热压缩机和高压氢气总管（15），所述氢气热压缩机设有低压氢气入口、高压氢气出口和1～100个金属氢化物反应床（4）；所述低压氢气入口与低压氢气管路（7）连接，所述高压氢气出口通过高压氢气管路（5）与高压氢气总管连接；一级氢气热压缩机（2）与外部热源连接，下一级氢气热压缩机通过热源梯级利用管路（1）与上一级氢气热压缩机连接；所述氢气热压缩机设有级内换热管路（3）和级间换热管路（6），同级氢气热压缩机内金属氢化物反应床之间通过级内换热管路连接，两级氢气热压缩机之间通过级间换热管...
【技术特征摘要】
1.一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：氢气热压缩系统包括1～100级处于不同工作温度区间的氢气热压缩机和高压氢气总管（15），所述氢气热压缩机设有低压氢气入口、高压氢气出口和1～100个金属氢化物反应床（4）；所述低压氢气入口与低压氢气管路（7）连接，所述高压氢气出口通过高压氢气管路（5）与高压氢气总管连接；一级氢气热压缩机（2）与外部热源连接，下一级氢气热压缩机通过热源梯级利用管路（1）与上一级氢气热压缩机连接；所述氢气热压缩机设有级内换热管路（3）和级间换热管路（6），同级氢气热压缩机内金属氢化物反应床之间通过级内换热管路连接，两级氢气热压缩机之间通过级间换热管路（6）连接；所述高压氢气总管分别与外供氢气管路（12）、膨胀做功动力输出管路（13）和膨胀做功发电管路（14）连接。2.根据权利要求1所述的能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述金属氢化物反应床设有级间换热入口（26）和级间换热出口（31），所述级间换热管路（6）包括级间加热回路（37）和级间冷却回路（38）；所述级间换热入口和级间换热出口通过三通阀切换连通到级间加热回路或级间冷却回路，级间加热回路与上一级级间冷却回路（32）连通，级间冷却回路与下一级级间加热回路（34）连通。3.根据权利要求1所述的能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述氢气热压缩机设有级内换热加热管路（22）、级内换热冷却管路（23）、氢气循环泵（24）和三通阀（17），所述金属氢化物反应床（4）设有反应床入口（19）、反应床出口（16）、氢气入口（20）、氢气出口（18）、级内换热入口（21）、级内换热出口（25）；所述氢气入口和级内换热入口通过三通阀与反应床入口连接，所述反应床出口通过三通阀与氢气出口和级内换热出口连接；所述级内换热出口通过三通阀、级内换热冷却管路和氢气循环泵连接到反应床入口。4.根据权利要求1所述的能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述氢气热压缩系统（100）设有合成氨及尿素生产装置（30）、膨胀机（27）、发电机（28）和电解水制氢机（29），所述合成氨及尿素生产装置通过外部热源管路与一级氢气热压缩机（2）连接，合成氨及尿素生产装置的低压氢气管网通过低压氢气管路（7）连接到一级氢气热压缩机的低压氢气入口；所述高压氢气总管（15）通过外供氢气管路（12）与合成氨及尿素生产装置高压氢气管网连接，通过膨胀做功动力输出管路（13）与膨胀机连接，膨胀机的乏汽出口连接到一级氢气热压缩机的低压氢气入口；所述膨胀机与发电机轴连接，发电机与电解水制氢机电路连接。5.根据权利要求1所述一种能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述氢气热压缩系统的多级氢气热压缩机处于不同工作温度区间，所述金属氢化物反应床（4）内填装金属储氢材料，所述金属储氢材料能在较低温度下吸收较低压力的氢气同时放出反应热，在较高温度下吸收反应热同时放出较高压力的氢气，实现氢气的压缩；不同级的氢气热压缩机的金属氢化物反应床内装载的金属储氢材料不同，上一级氢气热压缩机内金属储氢材料的吸氢温度高于或等于下一级氢气热压缩机内的金属储氢材料的放氢温度，下一级氢热压缩机金属氢化物反应床放氢时所需要的热量由上一级氢热压缩机金属氢化物反应床吸氢时放出的反应热来部分或全部提供。6.根据权利要求5所述的能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述金属氢化物反应床（4）所用储氢材料包括但不限于稀土类及钙系合金、Ti、Zr系合金、钛系合金、镁系合金或钒系合金。7.根据权利要求6所述的能量梯级式利用的氢气热压缩系统，其特征是：所述系统的一种应用形式是与金属氢化物储氢系统联产，金属氢化物储氢系统包括但不限于镁系金属氢化物储氢系统；金属氢化物储氢系统吸氢时放出的余热供给本发明所述的氢气热压缩系统使用，产生的高压氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾会平，
申请(专利权)人：石家庄新华能源环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13
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