船上氢燃料制备系统及其制氢方法技术方案

本发明专利技术提供了一种船上氢燃料制备系统及其制氢方法，涉及船上燃料制备技术领域，通过在船上放置用于储放液态天然气的天然气储存舱，天然气储存舱中的天然气蒸发器直接进入到加热器中，天然气储存舱中的液态天然气通过低温蒸发器将液态天然气变成低温天然气，低温天然气进入到加热器中，加热器提高天然气的温度，并将加热后的天然气输送到天然气制氢装置中，利用天然气制氢装置将天然气转变为氢气，氢气作为燃料供船上动力系统或电力系统使用，利用在船上制氢代替在船上储氢，增加安全性，有效减少风险，缓解了现有技术中存在的在船上液化氢气储存难度大，成本高，危险性高，占用空间大的技术问题。间大的技术问题。间大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
船上氢燃料制备系统及其制氢方法


[0001]本专利技术涉及船上燃料制备
，尤其是涉及一种船上氢燃料制备系统及其制氢方法。

技术介绍

[0002]我国提出了船舶碳排放强度在2030年降低40％，2050年降低 70％的目标，为了达到这些减排目标，替代燃料或者碳捕捉必将在船舶上取得广泛的应用，而作为减排的终极燃料，氢气是可以实现零碳排放的。
[0003]在船上作为燃料的氢气的储存方法，主要提出了提出两种，即液化氢气超低温储存和高压气态氢气储存。
[0004]但是，液化氢气储存难度大，成本高，危险性高，体积能量密度低，占用空间大，还可能存在船上的冷能和热能浪费的问题，而高压气态氢气储存能力密度低，占地空间大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种船上氢燃料制备系统及其制氢方法，以缓解了现有技术中存在的在船上液化氢气储存难度大，成本高，危险性高，体积能量密度低，占用空间大，还可能存在船上的冷能和热能浪费的问题；或者高压气态氢气储存产生的能量密度低的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供的船上氢燃料制备系统，包括：天然气储存舱、低温蒸发器、加热器和天然气制氢装置；
[0007]所述天然气储存舱被用于储放液态天然气，所述天然气储存舱分别与所述低温蒸发器和所述加热器连通，所述天然气储存舱内的液态天然气能够通过所述低温蒸发器进入到所述加热器，所述天然气储存舱内的蒸发气能够进入到所述加热器中，所述天然气制氢装置与所述加热器连接，所述加热器配置为能够加热天然气，并将加热后的天然气输送到所述天然气制氢装置中，所述天然气制氢装置配置为能够将天然气转变为氢气。
[0008]在可选的实施方式中，
[0009]所述加热器被用于与内燃机供气系统的阀组单元连通，所述加热器中加热后的天然气输送到内燃机供气系统的阀组单元中。
[0010]在可选的实施方式中，
[0011]所述船上氢燃料制备系统还包括氢气提纯装置；
[0012]所述氢气提纯装置与所述天然气制氢装置连接，所述天然气制氢装置内的氢气能够进入到所述氢气提纯装置中；
[0013]所述氢气提纯装置与所述低温蒸发器连通，所述氢气提纯装置中的热量能够传递到所述低温蒸发器中。
[0014]在可选的实施方式中，
[0015]所述船上氢燃料制备系统还包括二氧化碳回收装置；
[0016]氢气初步提纯装置与所述天然气制氢装置排出的反应气连接，氢气初步提纯装置配置为能够以液态形式去除所述天然气制氢装置产生反应气中所含的二氧化碳和水；
[0017]所述二氧化碳回收装置经由所述的加热器与所述天然气制氢装置排出的废气连接，所述二氧化碳回收装置配置为能够为废气加压，并以液态形式去除所述天然气制氢装置产生废气中所含的二氧化碳和水。
[0018]在可选的实施方式中，
[0019]所述二氧化碳回收装置和所述氢气初步提纯装置的冷却剂分别与所述低温蒸发器连通形成循环回路，将液态天然气的冷能从所述低温蒸发器传递给所述二氧化碳回收装置和所述氢气初步提纯装置，以供液化二氧化碳所用。
[0020]第二方面，本专利技术提供的基于所述船上氢燃料制备系统的制氢方法，包括以下步骤：
[0021]制氢步骤：将液态天然气储放在所述天然气储存舱中，增压泵将所述天然气储存舱内的液态天然气加压输送至所述低温蒸发器，液态天然气变成低温天然气，低温天然气与所述天然气储存舱内的蒸发气一同进入到所述加热器中，控制加热后的天然气压力，适合所述天然气制氢装置所需压力的天然气进入到所述天然气制氢装置中，适合内燃机所需压力的天然气进入到内燃机供气系统的阀组单元中。
[0022]在可选的实施方式中，
[0023]所述制氢步骤还包括以下步骤：
[0024]所述天然气制氢装置制备的氢气进入到氢气初步提纯装置中去除氢气中所含的水和二氧化碳，所述氢气初步提纯装置提纯出的低纯度氢气能够进入到氢气二次提纯装置中，所述氢气二次提纯装置提纯出的高纯度氢气通过缓冲罐减压后进入到氢燃料电池组中。
[0025]在可选的实施方式中，
[0026]还包括二氧化碳保存步骤：
[0027]所述氢气初步提纯装置和所述二氧化碳回收装置产生的二氧化碳以液态形式进入到所述二氧化碳储存舱中，冷却剂在所述二氧化碳储存舱和所述低温蒸发器之间循环，将所述低温蒸发器中的液态天然气的冷能带入到二氧化碳储存舱中，供所述二氧化碳储存舱以液态或者固态形式储存二氧化碳所需。
[0028]在可选的实施方式中，
[0029]还含有充分利用液态天然气所含冷能和充分利用废热的过程，包括以下步骤：
[0030]所述加热器将所述天然气制氢装置产生的废气预冷后，进入到所述二氧化碳回收装置中以捕捉废气中的二氧化碳，以节省高品位冷能，充分利用废气的废热；
[0031]所述的天然气制氢装置的反应气进入到氢气初步提纯装置之前，通过热交换器将反应气的部分热量传递给加热器和/或低温蒸发器。
[0032]在可选的实施方式中，
[0033]包括以下步骤：
[0034]所述氢气二次提纯装置产生的剩余尾气进入到所述天然气制氢装置中作为燃料；
[0035]所述氢气初步提纯装置提纯出的粗氢进入到内燃机供气系统的阀组单元内。
[0036]本专利技术提供的一种船上氢燃料制备系统及其制氢方法，通过在船上放置用于储放
液态天然气的天然气储存舱，天然气储存舱中的天然气蒸发器直接进入到加热器中，天然气储存舱中的液态天然气通过低温蒸发器将液态天然气变成低温天然气，低温天然气进入到加热器中，加热器提高天然气的温度，并将加热后的天然气输送到天然气制氢装置中，利用天然气制氢装置将天然气转变为氢气，氢气作为燃料供船上内燃机和/或氢燃料电池作为动力和/电力系统使用，利用在船上制氢代替在船上储氢，增加安全性，有效减少风险，缓解了现有技术中存在的在船上液化氢气储存难度大，成本高，危险性高，体积能量密度低，占用空间大，还可能存在船上的冷能和热能浪费的问题；或者高压气态氢气储存产生的能量密度低的技术问题。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术实施例提供的船上氢燃料制备系统的整体结构示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例提供的船上氢燃料制备系统的流程图。
[0040]图标：1
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天然气储存舱；2
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低温蒸发器；3
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加热器；4
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天然气制氢装置；5
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内燃机供气系统的阀组单元；6
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氢气初步提纯装置；7
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船上氢燃料制备系统，其特征在于，包括：天然气储存舱(1)、低温蒸发器(2)、加热器(3)和天然气制氢装置(4)；所述天然气储存舱(1)被用于储放液态天然气，所述天然气储存舱(1)分别与所述低温蒸发器(2)和所述加热器(3)连通，所述天然气储存舱(1)内的液态天然气能够通过所述低温蒸发器(2)进入到所述加热器(3)，所述天然气储存舱(1)内的蒸发气能够进入到所述加热器(3)中，所述天然气制氢装置(4)与所述加热器(3)连接，所述加热器(3)配置为能够加热天然气，并将加热后的天然气输送到所述天然气制氢装置(4)中，所述天然气制氢装置(4)配置为能够将天然气转变为氢气。2.根据权利要求1所述的船上氢燃料制备系统，其特征在于，所述加热器(3)被用于与内燃机供气系统的阀组单元(5)连通，所述加热器(3)中加热后的天然气输送到内燃机供气系统的阀组单元(5)中。3.根据权利要求2所述的船上氢燃料制备系统，其特征在于，所述船上氢燃料制备系统还包括氢气提纯装置；所述氢气提纯装置与所述天然气制氢装置(4)连接，所述天然气制氢装置(4)内的氢气能够进入到所述氢气提纯装置中；所述氢气提纯装置与所述低温蒸发器(2)连通，所述氢气提纯装置中的热量能够传递到所述低温蒸发器(2)中。4.根据权利要求3所述的船上氢燃料制备系统，其特征在于，所述船上氢燃料制备系统还包括二氧化碳回收装置(8)；氢气初步提纯装置(6)与所述天然气制氢装置(4)排出的反应气连接，氢气初步提纯装置(6)配置为能够以液态形式去除所述天然气制氢装置(4)产生反应气中所含的二氧化碳和水；所述二氧化碳回收装置(8)经由所述的加热器(3)与所述天然气制氢装置(4)排出的废气连接，所述二氧化碳回收装置(8)配置为能够为废气加压，并以液态形式去除所述天然气制氢装置(4)产生废气中所含的二氧化碳和水。5.根据权利要求4所述的船上氢燃料制备系统，其特征在于，所述二氧化碳回收装置(8)和所述氢气初步提纯装置(6)的冷却剂分别与所述低温蒸发器(2)连通形成循环回路，将液态天然气的冷能从所述低温蒸发器(2)传递给所述二氧化碳回收装置(8)和所述氢气初步提纯装置(6)，以供液化二氧化碳所用。6.一种基于如权利要求1
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5任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，许峰，陈俊，李鑫，周玮，杜鲁辉，朱越星，刘昊天，
申请(专利权)人：上海船舶研究设计院中国船舶工业集团公司第六零四研究院，
类型：发明
国别省市：