面向港口储运的液氢-液氨综合能源设施系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向港口储运的液氢

【技术实现步骤摘要】
面向港口储运的液氢
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液氨综合能源设施系统


[0001]本专利技术属于新能源储运
，主要涉及港口的液氢与液氨大规模中转储运的设施系统。

技术介绍

[0002]液氢由于储氢密度大的优势，更适合大规模氢能储运。液氢的陆运，受限于液氢罐体积较小，蒸发损失大，大规模远距运输并不经济；而水运储罐容积大，蒸发损失小，更适合大规模远距离运输，运输成本更低。
[0003]现有的液化气港口设计，通常根据港口所在地的需求：若港口所在地为液化气产地，则港口设计为外送输出型，若港口所在地是液化气的净消费地，则港口设计为接收输入型。对于传统的油气资源储运，港口单向设计具有合理性。但对氢能而言，一方面由于氢能来源广泛，新建制氢项目可能随时把氢能消费地转变为氢能输出地；另一方面氢能经济起步阶段，氢能需求波动也较大，氢能输出地也可能在本地需求高峰期转变为氢能输入地。因此，现有港口的单向转运设计，难以满足液氢“能进能出”的双向储运需求。
[0004]低温液氢储罐由于内部温度极低(
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253℃)，与外界环境温度存在巨大的温差，虽然液氢储罐具有优异的保温性能，但并不能完全绝热，因此储罐内液氢会缓慢从外界吸热而汽化。液氢汽化变成氢气的过程，会使得储罐内压强逐渐升高，存在让罐体破裂的风险。现有技术处理液氢蒸发气有两个办法：一是将氢气再液化回流进入储罐，但能耗非常高，液化所需能耗大致相当于氢气自身氢能的30％，非常不经济；另一个方法是通过泄压阀将液氢蒸发气排放掉，以降低储罐的压力，但排放的同时造成了氢能源的浪费，降低了液氢储罐的有效运氢量，同时氢气易燃易爆，排放也存在一定的安全隐患问题。
[0005]液氨一直是重要的工业原料，液氨储运需求量巨大，液氨储运技术成熟，已形成较为完备的产业链。在未来氢能经济大发展的背景下，通过液氨储运氢能是低成本大规模氢能储运的选项之一。可以预见：液氨储运需求将进一步增长。现有的液氨储运工程实践表明，液氨储罐从环境长时间缓慢吸热引起的温升，需要降温处理，储运过程中的保冷问题，是导致储运成本升高的重要原因。
[0006]液氨储罐与液氢储罐类似，同样存在吸热汽化问题，现有技术处理液氨汽化的方法，主要是对液氨储罐进行降温或对蒸发气再压缩回流处理，但降温或压缩所需的能耗都不低，会显著增加液氨的储运成本。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种既能实现液氢和液氨的中转储存和水陆双向转运功能，又能有效解决液氨吸热蒸发问题，降低液氨保冷成本，同时可就地回收利用储运过程中的液氢蒸发气，解决氢气排放安全问题，促进港口的绿色低碳运营。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种面向港口储运的液氢
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液氨综合能源设施系统，包括：
[0009]a)液氢
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液氨联合储能中心系统，其包括液氢储罐、液氨储罐和冷能回收保冷装置，所述冷能回收保冷装置包括氢气管道、增压泵和冷凝盘管，所述冷凝盘管设置于液氨储罐内，经由外部的增压泵和氢气管道连接液氢储罐顶部出口；
[0010]b)液氢液氨水陆双向转运装卸系统，其包括水路液氢装卸设施、水路液氨装卸设施、陆路液氢装卸设施和陆路液氨装卸设施，水路液氢装卸设施和陆路液氢装卸设施通过液氢管道连接液氢储罐，水路液氨装卸设施和陆路液氨装卸设施通过液氨管道连接液氨储罐；
[0011]c)氢气回收储存再利用系统，其包括氢气缓存罐、汽化器、高压氢气瓶组、氢气压缩机和加氢机，所述氢气缓存罐连接双路氢气供应管路：第一路连接冷能回收保冷装置的冷凝盘管出口作为主气源，第二路连接汽化器由液氢储罐作为备用气源。
[0012]为了实现水陆双向装卸功能，进一步的所述水路液氢装卸设施和水路液氨装卸设施均包括水位升降式装载卸载设施，其包括两堵闸墙、在两堵闸墙间依次设置的进口闸门、第一航道、第一闸门、闸室、第二闸门、第二航道和出口闸门。
[0013]进一步的所述陆路液氢装卸设施为装卸分离式，包括独立的液氢装载区和独立的液氢卸载区，通往液氢储罐的液氢输入管线和液氢输出管线，相邻平行设置。所述陆路液氨装卸设施为装卸分离式，包括独立的液氨装载区和独立的液氨卸载区，通往液氨储罐的液氨输入管线和液氨输出管线，相邻平行设置。
[0014]为了增强系统的灵活性和实用性，进一步的所述液氢储罐的液氢输入管线为共线设计，不仅连接液氢卸载区，同时连接有制氢工厂。所述液氨储罐的液氨输入管线为共线设计，不仅连接液氨卸载区，同时连接有制氨工厂。
[0015]为了确保港口氢气加注的连续稳定供应，进一步的所述液氢储罐还连接有汽化器，汽化器连接氢气缓存罐，在液氢蒸发气总量不足时(例如当储存转运周期较短时)，可作为备用气源，保障氢气加注服务的连续性。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017](1)将港口作为液氢的转运储存中心，当地氢能富余时，港口可以从陆路接收存储液氢，并将液氢送往液氢船舶，通过水运向外地输出；当地氢能不足时，港口可以接收由船舶水运送来的液氢，储存在港口液氢储罐，用于补足本地氢能的供应，可以实现液氢和液氨的中转储存和海陆双向转运的自由切换，能有效满足未来氢能经济对液氢转运的弹性需求，灵活的衔接水运和陆运之间的弹性能源调度；
[0018](2)通过液氢为液氨储罐保冷，解决了现有港口液氨储运中的吸热蒸发问题，降低了液氨保冷成本，提高了港口的有效液氨储运能力；
[0019](3)通过可以消纳液氢蒸发气的氢气缓存和氢气加注等设施，用以港口运营的能源供应，既解决了液氢蒸发气排放的安全隐患问题，又回收利用了氢能，提高了能源综合利用率；同时，由于液氢蒸发气可就近消纳利用掉，大大降低了液氢储罐的保冷需求，从而降低了液氢的保冷成本；此外，氢气缓存和氢气加注设施可以促进就地利用氢能，有助于推动港口的绿色低碳运行。
附图说明
[0020]图1为本专利技术面向港口储运的液氢
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液氨综合能源设施系统的示意图；
[0021]图2为本专利技术中液氢
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液氨联合储能中心系统的结构示意图。
[0022]附图标记：
[0023]1、液氢
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液氨联合储能中心系统；11、液氢储罐；12、液氨储罐；13、冷能回收保冷装置；131、氢气管道；132、增压泵、133、冷凝盘管；
[0024]2、液氢液氨水陆双向转运装卸系统；21、水位升降式装载卸载设施；211、闸墙；212、进口闸门；213、第一航道；214、第一闸门；215、闸室；216、第二闸门；217、第二航道；218、出口闸门；221、陆路液氢装卸设施；2211、液氢装载区；2212、液氢卸载区；222、陆路液氨装卸设施；2221、液氨装载区；2222、液氨卸载区；23、制氢工厂液氢管线；24、制氨工厂液氨管线；
[0025]3、氢气回收储存再利用系统；310、氢气压缩机、311、氢气缓存罐；312、氢气压缩机；313、高压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向港口储运的液氢
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液氨综合能源设施系统，其特征在于，包括：a)液氢
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液氨联合储能中心系统，其包括液氢储罐、液氨储罐和冷能回收保冷装置，所述冷能回收保冷装置包括氢气管道、增压泵和冷凝盘管，所述冷凝盘管设置于液氨储罐内，经由外部的增压泵和氢气管道连接液氢储罐顶部出口；b)液氢液氨水陆双向转运装卸系统，其包括水路液氢装卸设施、水路液氨装卸设施、陆路液氢装卸设施和陆路液氨装卸设施，水路液氢装卸设施和陆路液氢装卸设施通过液氢管道连接液氢储罐，水路液氨装卸设施和陆路液氨装卸设施通过液氨管道连接液氨储罐；c)氢气回收储存再利用系统，其包括氢气缓存罐、汽化器、高压氢气瓶组、氢气压缩机和加氢机，所述氢气缓存罐连接双路氢气供应管路：第一路连接冷能回收保冷装置的冷凝盘管出口作为主气源，第二路连接汽化器由液氢储罐作为备用气源。2.根据权利要求1所述的面向港口储运的液氢
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液氨综合能源设施系统，其特征在于：所述水路液氢装卸设施和水路液氨装卸设施均包括水位升降式装载卸载设施，其包括两堵闸墙、在两堵闸墙间依次设置的进口闸门、第一航道、第一闸门、闸室、第二闸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志勇，李嘉盛，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：