加氢站加氢预冷系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种加氢站加氢预冷系统及方法，旨在解决现有技术在加氢预冷过程中会造成较大能源浪费的技术问题。所述预冷系统主要包括通过输送管路依次连接的液氢储罐、柱塞泵、第一换热器、汽化器、顺序控制盘、第二换热器和加氢机，所述第一换热器和第二换热器之间设置有换热循环系统对液氢汽化过程中所释放的热量进行回收利用，所述预冷系统还包括控制单元，所述控制单元包括若干压力变送器、若干温度变送器和PLC控制器，所述PLC控制器通过所述温度变送器所收集的温度信息和压力变送器所收集的压力信息，控制阀门和换热循环系统的启闭。所述方法基于所述预冷系统而实现。本发明专利技术操作简单方便，易于实现，且减少了能耗，避免了能源浪费。了能源浪费。了能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
加氢站加氢预冷系统及方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种加氢站加氢预冷系统及方法。

技术介绍

[0002]氢能因其具有高含能特性、高能源转化率、零碳排放等特点，而被视为新世纪重要二次能源，已成为各国能源战略转移和研究的重点，为化解能源危机提供了有效的方法。
[0003]加氢站常常通过低压、中压、高压三种压力进行加注的方式进行加氢，氢气通过电磁阀在储氢瓶膨胀，由于氢气的焦一汤效应，加注速度快，车载储氢系统不能及时散热，导致储氢瓶温度超过最高工作温度。目前国际上通用的碳纤维铝内胆缠绕氢气瓶最高工作温度为85℃，实际应用中发现，当夏季环境温度较高时，储氢瓶和加注的氢气初始温度较高，加氢速率过快会导致储氢瓶温度超过此最高工作温度，存在储氢瓶损坏，氢气泄漏等风险。
[0004]因此，需要在加注氢气前对其进行预冷，现有的方式是利用冷水机组直接对加氢机进行预冷，由于氢气在预冷时需要相对较高的换热量，导致产生较大的能源浪费。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]专利技术人通过研究发现：利用冷水机组对加氢机进行预冷会有较大的能源浪费，而当氢气以液氢的形式存在时，具有高品位冷能，如果充分利用液氢的冷能，对加氢机进行预冷，可减少能源消耗，降低温室效应。
[0007]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种加氢站加氢预冷系统及方法，通过对液氢进行逐级换热使其汽化为氢气进入加氢机，从而保证氢气温度较低，即完成对加氢机的预冷，实现了能源的回收利用，减少能源消耗。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种加氢站加氢预冷系统，包括液氢储罐，所述液氢储罐通过输送管路依次连接柱塞泵、第一换热器、汽化器、顺序控制盘、第二换热器、加氢机；所述第一换热器与第二换热器之间设置有换热循环系统，所述换热循环系统包括水冷箱，所述水冷箱与所述第一换热器之间通过第一循环管路连接，所述水冷箱与第二换热器之间通过第二循环管路连接；所述输送管路、第一循环管路、第二循环管路上设置有若干控制管路启闭的阀门；控制单元，包括PLC控制器、若干温度变送器和若干压力变送器，所述PLC控制器通过所述温度变送器所收集的温度信息和压力变送器所收集的压力信息，进而控制所述阀门和换热循环系统的启闭。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述第一循环管路包括由所述水冷箱流向所述第一换热器的第一输出管路和由所述第一换热器回流至所述水冷箱的第一回流管路；所述第二循环管路包括由所述水冷箱流向所述第二换热器的第二输出管路和由
所述第二换热器回流至所述水冷箱的第二回流管路；所述第一回流管路和第二回流管路上均设置有与所述控制单元电连接并受其控制的循环泵。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述第一输出管路、第一回流管路、第二输出管路和第二回流管路上均设置有至少一个温度变送器。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述柱塞泵与换热器之间的输送管路上设置有所述温度变送器、压力变送器和阀门；所述柱塞泵和汽化器之间连通有附加管路，所述附加管路上设置有控制其启闭的阀门；所述PLC控制器根据所述温度变送器和压力变送器的信息控制阀门的启闭进而控制液氢的流通管路。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述汽化器与所述顺序控制盘之间设置有辅热器和安全阀，且所述顺序控制盘还连通有储氢器，所述储氢器包括低压、中压、高压储氢器，所述顺序控制盘控制氢气进行顺序储氢，以及所述加氢机的顺序取氢。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述阀门的类型包括单向阀、旋塞阀、压力安全阀、电磁阀、气动阀、手阀中的一类或多类；所述第一换热器为液氢与冷媒之间的换热，是液
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液换热，通过冷媒对液氢的冷量进行回收利用，所述第二换热器为加氢换热器，是利用液氢换热后的冷媒将氢气冷却，为液
‑
气换热。
[0014]在本公开的一些实施例中，所述水冷箱中的冷媒介质为乙二醇水溶液，所述换热循环系统配备有急停按钮，以便于在紧急情况下停止运作。
[0015]根据本公开的另一个方面，提供一种基于上述加氢站加氢预冷系统而实施的加氢站加氢预冷方法，包括如下步骤：（1）经柱塞泵将液氢加压并泵送至第一换热器，通过换热循环系统的第一循环管路进行一次换热，利用水冷箱中的冷媒储存液氢的冷能；（2）经所述第一换热器一次换热后的液氢进入汽化器进行汽化，并由顺序控制盘控制进行顺序储存至储氢器内；（3）氢气进入加氢机前，进入第二换热器进行二次换热，经一次换热后的冷媒通过换热循环系统的第二循环管路对氢气进行降温，使所述加氢机的进气温度低于
‑
40℃。
[0016]在本公开的一些实施例中，启闭所述换热循环系统的控制逻辑为：当设置在所述水冷箱与第二换热器之间的温度变送器检测到温度＞
‑
40℃时，所述PLC控制器打开所述循环泵，使所述换热循环系统开始运作；当设置在所述水冷箱与第二换热器之间的温度变送器检测到温度＜
‑
42℃时，所述PLC控制器关闭所述循环泵，使所述换热循环系统停止运作；当设置在所述水冷箱与第二换热器之间的温度变送器检测到温度＞
‑
38℃时，所述PLC控制器再次打开所述循环泵，使所述换热循环系统开始运作，如此往复循环。
[0017]在本公开的一些实施例中，当所述柱塞泵停止运行时，所述换热循环系统将停止运作；当紧急情况下人为按下所述急停按钮时，所述换热循环系统将紧急停止运作。
[0018]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：1. 本申请通过对液氢逐级换热，将液氢的冷能储存至冷媒中，再将冷媒中的冷能
用于氢气的降温，从而充分利用了液氢的冷能，实现了能源的回收利用，减少了加氢机预冷过程中的能源消耗，避免了能源浪费。
[0019]2. 本申请利用换热器对液氢进行换热，再利用汽化器使其汽化，系统结构简单，易于实现，且自动化程度高，可操作性强。
附图说明
[0020]图1为本申请一实施例中预冷系统的示意图。
[0021]图2为本申请一实施例的方法流程图。
[0022]图3为本申请一实施例中换热循环系统的逻辑控制流程图；以上各图中，1为液氢储罐，2为柱塞泵，21为单向阀，22、23为旋塞阀，3为第一换热器，4为汽化器，45为辅热器，41为安全阀，5为顺序控制盘，6为第二换热器，7为加氢机，8为换热循环系统，81为水冷箱，82、83为循环泵，9为储氢容器，PT101、PT102、PT103为压力变送器，TT101、TT102、TT103、TT104、TT105、TT106、TT107、TT108、TT109为温度变送器。
具体实施方式
[0023]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加氢站加氢预冷系统，其特征在于，包括液氢储罐，所述液氢储罐通过输送管路依次连接柱塞泵、第一换热器、汽化器、顺序控制盘、第二换热器、加氢机；所述第一换热器与第二换热器之间设置有换热循环系统，所述换热循环系统包括水冷箱，所述水冷箱与所述第一换热器之间通过第一循环管路连接，所述水冷箱与第二换热器之间通过第二循环管路连接；所述输送管路、第一循环管路、第二循环管路上设置有若干控制管路启闭的阀门；控制单元，包括PLC控制器、若干温度变送器和若干压力变送器，所述PLC控制器通过所述温度变送器所收集的温度信息和压力变送器所收集的压力信息，进而控制所述阀门和换热循环系统的启闭。2.根据权利要求1所述的加氢站加氢预冷系统，其特征在于，所述第一循环管路包括由所述水冷箱流向所述第一换热器的第一输出管路和由所述第一换热器回流至所述水冷箱的第一回流管路；所述第二循环管路包括由所述水冷箱流向所述第二换热器的第二输出管路和由所述第二换热器回流至所述水冷箱的第二回流管路；所述第一回流管路和第二回流管路上均设置有与所述控制单元电连接并受其控制的循环泵。3.根据权利要求2所述的加氢站加氢预冷系统，其特征在于，所述第一输出管路、第一回流管路、第二输出管路和第二回流管路上均设置有至少一个温度变送器。4.根据权利要求1所述的加氢站加氢预冷系统，其特征在于，所述柱塞泵与换热器之间的输送管路上设置有所述温度变送器、压力变送器和阀门；所述柱塞泵和汽化器之间连通有附加管路，所述附加管路上设置有控制其启闭的阀门；所述PLC控制器根据所述温度变送器和压力变送器的信息控制阀门的启闭进而控制液氢的流通管路。5.根据权利要求1所述的加氢站加氢预冷系统，其特征在于，所述汽化器与所述顺序控制盘之间设置有辅热器和安全阀，且所述顺序控制盘还连通有储氢器，所述储氢器包括低压、中压、高压储氢器，所述顺序控制盘控制氢气进行顺序储氢，以及所述加氢机的顺序取氢。6.根据权利要求1所述的加氢站加氢预冷系统，其特征在于，所述阀门的类型包括单向阀、旋塞阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明昕，周亮，田冠亚，李俊杰，黄景龙，
申请(专利权)人：正星氢电科技郑州有限公司，
类型：发明
国别省市：