一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开了适用于35或70MPa加注压力的加氢系统，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、高压储氢单元和加氢单元。与现有技术相比，本实用新型专利技术的氢源可来自站内制氢和外供氢两种，提高了加氢站的可靠性；并且，既可在站内制氢设备故障或出力不满足加氢站用氢量时利用长管拖车外供氢至加氢站进行补充，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；设置了2种不同设计压力等级的压缩设备以及储氢瓶组，减少高压储氢瓶数量，降低了氢气储存的危险性；并且，各项操作能够彼此独立，互不影响。

A Hydrogenation System Suitable for 35 or 70 MPa Filling Pressure

【技术实现步骤摘要】
一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统
本技术涉及氢能
，更具体地讲，涉及一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统。
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35MPa或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40Mpa以上(如45MPa)或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45MPa或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35MPa或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35MPa或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35MPa或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40～45MPa或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35MPa或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45MPa或87.5MPa，压力较大，危险性大。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术的目的是提供一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统，同时也为现有加氢站提供了改造方法本技术提供了一种适用于35或70MPa加注压力的加氢系统，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、高压储氢单元和加氢单元，其中，所述站内制氢单元与缓冲罐相连且所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连，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外供氢单元相连，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。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加氢单元相连的补充支路，所述补充支路上设置有第七控制阀。根据本技术适用于35或70MPa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，所述外供氢单元为氢气长管拖车，所述外供氢单元与第三控制阀之间设置有调压阀。根据本技术适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，所述加氢单元为低压加氢单元或高压加氢单元，所述低压加氢单元的加注压力为35MPa，所述高压加氢单元的加注压力为70MPa。根据本技术适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，当所述加氢单元为低压加氢单元时，所述低压储氢单元由若干个额定工作压力为20MPa的低压储氢瓶组成，所述低压储氢瓶中的初始氢气压力为15～20MPa。根据本技术适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，当所述加氢单元为低压加氢单元时，所述高压储氢单元由若干个额定工作压力为45MPa的高压储氢瓶组成，所述高压储氢瓶中的初始氢气压力为40～45MPa。根据本技术适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，当所述加氢单元为高压加氢单元时，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。根据本技术适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的一个实施例，当所述加氢单元为高压加氢单元时，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。与现有技术相比，本技术的氢源可来自站内制氢和外供氢两种，提高了加氢站的可靠性；并且，既可利用长管拖车外供氢至加氢站，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；设置了2种不同设计压力等级的压缩设备以及储氢瓶组(额定工作压力分别为45MPa、87.5MPa)，减少高压储氢瓶数量，降低了氢气储存的危险性；并且，各项操作能够彼此独立，互不相应。附图说明图1示出了现有技术中常规35或70MPa加注压力站内制氢加氢站的结构原理示意图。图2示出了现有技术中常规35或70MPa加注压力外供氢加氢站的结构原理示意图。图3示出了根据本技术示例性实施例的适用于35或70MPa加注压力的加氢系统的结构原理示意图。附图标记说明：1-站内制氢单元、2-缓冲罐、3-低压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于35或70MPa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、高压储氢单元和加氢单元，其中，所述站内制氢单元与缓冲罐相连且所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连，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外供氢单元相连，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；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加氢单元相连的补充支路，所述补充支路上设置有第七控制阀。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于35或70MPa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、高压储氢单元和加氢单元，其中，所述站内制氢单元与缓冲罐相连且所述缓冲罐与低压氢气压缩单元相连，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外供氢单元相连，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；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加氢单元相连的补充支路，所述补充支路上设置有第七控制阀。2.根据权利要求1所述适用于35或70MPa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，所述外供氢单元为氢气长管...

【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：新型
国别省市：四川,51