【技术实现步骤摘要】
一种加氢站用氢气转移增压除湿装置及使用方法
[0001]本专利技术涉及一种氢气转移增压除湿装置及使用方法，具体的涉及一种加氢站用氢气转移增压除湿装置及使用方法。
技术介绍
[0002]在加氢站，对氢气的操作工艺一般是先将运输至加氢站的管束车的高压氢气瓶进行卸氢操作，将氢气转移至站上的储氢高压容器，同时通过氢气压缩机进行增压，再将储氢高压容器的氢气通过预冷后经加氢机加注至燃料电池汽车的高压气瓶内。各种加氢站具体操作流程各有不同，但是主要工艺和设备基本一致。目前国内外加氢站存在的问题是：
[0003]1)氢气的转移离不开氢气压缩机，由高压向低压转移可以通过氢气压差自动进行，但是压差较小时氢气流速会降低，造成转移时间过长，这种情况必须使用氢气压缩机完成氢气的转移；管束车的高压氢气罐压力一般低于站上高压储氢容器的压力，在管束车卸氢时要用氢气压缩机进行增压；储氢容器在通过压差法转移掉部分氢气之后，压力会降低，必须使用氢气压缩机增压，或者使用氢气压缩机为客户的高压气瓶加注氢气并增压。而氢气压缩机存在着设备采购费用高、运营费用高等...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，包括第一储罐(1)，第二储罐(2)，置换液储罐(9)，液体输送增压器(5)，输液阀(31)，输液阀(32)，输液阀(33)，输液阀(34)，输液阀(35)，输液阀(36)，输液阀(37)，输液阀(38)，输液阀(39)；所述液体输送增压器(5)及每个输液阀的两个端口分别是R口和L口；所述液体输送增压器(5)具有对液体进行正向和反向输送增压及流量调节功能，且出口和入口的压差即所增压力；其特征是，所述加氢站用氢气转移增压除湿装置包括输液管路连接器(7)、输气管路连接器(8)，这两个连接器的两个端口分别是R口和L口；所述加氢站用氢气转移增压除湿装置还设置除杂器(6)；所述第一储罐(1)、第二储罐(2)和置换液储罐(9)均为压力容器，其中间段形状均为圆柱体，两端设置为曲面封头，所述第一储罐(1)、第二储罐(2)的工作压力均为0.01MPa至500MPa，置换液储罐(9)的工作压力为0.01MPa至20MPa；所述第一储罐(1)的轴线同水平面夹角为δ，δ范围为0
°
至90
°
，其两端分别为B端和C端，当δ大于0
°
时，B端高于C端；所述第一储罐(1)的B端设置有罐内同罐外相通的氢气管路，并设置第一压力检测器(11)、控氢阀(12)；所述第一储罐(1)的C端设置有罐内同罐外相通的液体管路，该液体管路罐外段设置有第一阀(13)；所述第一储罐(1)储存有氢气，待转移出；所述第二储罐(2)的轴线同水平面夹角为β，β范围为0
°
至90
°
，其两端分别为D端和E端，当β大于0
°
时，D端高于E端；所述第二储罐(2)的D端设置有罐内同罐外相通的氢气管路，并设置第二压力检测器(21)、控氢阀(22)及出气阀(26)；所述第二储罐(2)的E端设置有罐内同罐外相通的液体管路，该液体管路罐外段设置有第二阀(23)；所述第二阀(23)的另一端同输液阀(33)的R口和输液阀(39)的L口连接；所述第二储罐(2)内设置有置换液(4)，置换液(4)为一种液体；所述置换液(4)液面之上储存有氢气，置换液(4)的体积占第二储罐(2)内容积的0％至99％；所述第一储罐(1)和第二储罐(2)内氢气压力均始终大于0.01MPa；所述置换液储罐(9)为储存置换液(4)的储罐，其置换液(4)液面之上空间设置为氢气；所述置换液储罐(9)顶部设置储液罐排气阀(91)、储液罐进气阀(92)，所述置换液储罐(9)底部外壁设置储液罐液位检测器(93)，底部还设置输液管路，该管路连接输液阀(35)的R口及输液阀(36)的L口；所述置换液储罐(9)内氢气压力始终大于0.01MPa；所述输液管路连接器(7)的L口同第一阀(13)连接，另一端R口同输液阀(31)的L口连接，输液阀(31)的R口同液体输送增压器(5)的L口及输液阀(32)的L口连接，液体输送增压器(5)的R口同输液阀(33)的L口连接，输液阀(32)的R口同输液阀(35)的L口及输液阀(34)的R口连接，所述输液阀(39)的R口同输液阀(34)的L口连接；所述输液管路连接器(7)包含有输液管连接接头(72)、输液控制阀(75)、输液管排气控制阀(73)、输液管液位计(74)及管路；所述输液管路连接器(7)的L口内部连接输液管连接接头(72)，输液管路连接器(7)的R口内部连接输液控制阀(75)；所述输液管连接接头(72)的另一端连接输液斜管(76)，输液斜管(76)另一端连接两个部件，一个为向上连接输液管排气控制阀(73)，另一个以同水平面夹角为β5的角度斜向下连接输液控制阀(75)，β5的范围为1
°
至70
°
；所述输液斜管(76)、输液管连接接头(72)的轴线及输液管连接接头(72)同第一阀(13)所连接的管路同水平面夹角为β1，β1范围为20
°
至90
°
，且输液管连接接头(72)的位置高于第一阀(13)；所述输液管排气控制阀(73)的另一端管路设置输液管液位计(74)及和大气相通的管路；
所述输气管路连接器(8)包含有输气管连接接头(82)、输气管排杂气控制阀(83)、输气控制阀(85)、输气管输液控制阀(88)、输气管液位计(84)及管路；所述输气管路连接器(8)的L口同控氢阀(12)连接，另一端R口同控氢阀(22)连接；所述输气管路连接器(8)的L口端内部连接输气管连接接头(82)，输气管路连接器(8)另一端R口内部连接输气控制阀(85)；所述输气管连接接头(82)另一端连接输气斜管(86)和输气管输液控制阀(88)；所述输气斜管(86)另一端连接两个部件，一个为向上连接输气管排杂气控制阀(83)，另一个以同水平面夹角为β6的角度斜向下连接输气控制阀(85)，β6范围为1
°
至70
°
；输气斜管(86)、输气管连接接头(82)的轴线及输气管连接接头(82)同控氢阀(12)所连接的管路同水平面夹角为β2，β2范围为20
°
至90
°
，且输气管连接接头(82)的位置高于控氢阀(12)；所述输气管排杂气控制阀(83)的另一端管路设置输气管液位计(84)及和大气相通的管路；所述输气管输液控制阀(88)另一端连接管路内有置换液(4)，其压力为0.001MPa至0.2MPa。2.根据权利要求1所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述加氢站用氢气转移增压除湿装置包括第三储罐(20)；所述第三储罐(20)为压力容器，中间段形状为圆柱体，两端设置为曲面封头，工作压力为0.01MPa至500MPa；所述第三储罐(20)的轴线同水平面夹角为β4，β4范围为0
°
至90
°
，其两端分别为D3端和E3端，当β4大于0
°
时，D3端高于E3端；所述第三储罐(20)的D3端设置有罐内同罐外相通的氢气管路，并设置第三压力检测器(201)、控氢阀(202)及出气阀(206)；所述第三储罐(20)的E3端设置有罐内同罐外相通的液体管路，该液体管路罐外段设置有第三阀(203)；所述第三阀(203)的另一端同输液阀(39)的R口和输液阀(34)的L口连接；所述第三储罐(20)内部设置有置换液(4)，置换液(4)液面之上储存有氢气，置换液(4)的体积占第三储罐(20)内容积的0％至99％；所述第三储罐(20)内氢气压力始终大于0.01MPa；所述第三储罐(20)的控氢阀(202)和第二储罐(2)的控氢阀(22)均同输气管路连接器(8)的R口及出气阀(27)的L口连接；所述第三储罐(20)的出气阀(206)和第二储罐(2)的出气阀(26)均同出气阀(27)的R口连接。3.根据权利要求2所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述第一储罐(1)的B端、第二储罐(2)的D端、第三储罐(20)的D3端的罐内同罐外相通的氢气管路的出口位置均设置在该端的最高处；所述第一储罐(1)的C端、第二储罐(2)的E端、第三储罐(20)的E3端的罐内同罐外相通的液体管路的出口位置均设置在该端最低处。4.根据权利要求3所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述第一储罐(1)、第二储罐(2)、第三储罐(20)分别设置有排气腔(18a)、排气腔(18b)、排气腔(18c)，所述排气腔(18a)、排气腔(18b)、排气腔(18c)分别位于B端、D端、D3端的最高处，所述排气腔(18a)、排气腔(18b)、排气腔(18c)均为回转体，所述B端、D端、D3端的氢气管路出口分别设置在排气腔(18a)、排气腔(18b)、排气腔(18c)的最高处；所述第一储罐(1)、第二储罐(2)、第三储罐(20)分别设置有排液腔(19a)、排液腔(19b)、排液腔(19c)，所述排液腔(19a)、排液腔(19b)、排液腔(19c)分别位于C端、E端、E3端的最低处，所述排液腔(19a)、排液腔(19b)、排液腔(19c)均为回转体，C端、E端、E3端的液体管路出口分别设置在排液腔(19a)、排液腔(19b)、排液腔(19c)的最低处。5.根据权利要求4所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述除杂器
(6)工作压力为绝压0.005MPa至绝压0.5MPa，其中间段形状为圆柱体，两端设置为曲面封头；所述除杂器(6)的顶部设置有除杂器排气阀B(67)、除杂器进气控制阀(66)，所述除杂器排气阀B(67)的另一端连接除杂器排气真空泵(68)；所述除杂器(6)的顶部最高处设置有除杂器排气阀A(60)；所述除杂器进气控制阀(66)连接氢气管路，其压力为0.001MPa至0.03MPa；所述除杂器(6)的底部设置有排液管路及其连接的除杂器出液控制阀(62)、进液管路及其连接的除杂器进液控制阀(63)；所述除杂器进液控制阀(63)连接待除杂的置换液管路，管路内待除杂的置换液压力为0.05MPa至0.5MPa；所述除杂器出液控制阀(62)的另一端连接除杂器出液泵(61)的入口及输液阀(38)的R口，所述除杂器出液泵(61)吸上扬程大于5m；所述除杂器出液泵(61)的出口连接输液阀(36)的R口及输液阀(37)的R口；所述除杂器(6)的底部外壁设置除杂器液位检测器(69)；所述除杂器(6)上部设置除杂器喷液控制阀(64)，除杂器(6)内部的上部设置除杂器进液喷嘴(65)，两者通过管路穿过除杂器(6)的罐壁而连接；所述除杂器喷液控制阀(64)连接待除杂的置换液管路，待除杂的置换液压力为0.05MPa至1MPa，温度为5℃至98℃；所述除杂器进液喷嘴(65)将待除杂的置换液在除杂器(6)内喷出雾化。6.根据权利要求5所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述置换液(4)为水。7.根据权利要求6所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述的加氢站用氢气转移增压除湿装置设置有预冷除湿器(10)，所述预冷除湿器(10)由预冷一次除湿器和二次除湿器组成；所述预冷一次除湿器由预冷压力容器(101)及其它部件组成；所述预冷压力容器(101)内设置第一换热器(1011)，其表面温度为
‑
80℃至
‑
5℃；预冷压力容器(101)还设置进氢气管路及连接该管路的预冷器进气阀(1030)，进氢气管路口位于第一换热器(1011)的下方；所述预冷压力容器(101)外表面设置保冷的保温层(1012)；所述预冷压力容器(101)内顶部设置预冷器温度检测器(1031)；所述第一换热器(1011)的表面及预冷压力容器(101)内表面设置防冰雪涂料涂层；所述预冷压力容器(101)底端设置排水管，所述排水管设置预冷器上液位计(1018)，预冷器上液位计(1018)之下位置的排水管设置预冷器排水阀(1019)，预冷器排水阀(1019)之下连接设置的预冷器排水罐(1013)；所述预冷器排水罐(1013)为压力容器，其顶部设置压力检测器(1032)及排水罐进气阀(1014)；所述排水罐进气阀(1014)所连接的管路内为氢气，压力为0.01MPa至5MPa；所述预冷器排水罐(1013)中部外壁和下部外壁设置预冷器中液位计(1017)和预冷器下液位计(1016)；所述预冷器排水罐(1013)底端设置预冷器排水口阀(1015)，预冷器排水口阀(1015)连接设置的U形排水管路，出口向上，出口处设置排水缓冲器(1034)；所述二次除湿器由除湿压力容器(102)和其它部件组成，所述除湿压力容器(102)顶部为半球面体，半球面体顶端设置氢气出口管路及其连接的供氢阀(1033)，半球面体之下为圆柱体，底部为曲面封头；所述预冷压力容器(101)顶端设置输氢管(1037)，输氢管(1037)连接除湿压力容器(102)，输氢管(1037)同除湿压力容器(102)连接点位于球面体和圆柱体的连接部位，管路方向在连接点为水平向下，和水平面夹角为β3，β3范围为0
°
至45
°
，连接点
管路的方向同除湿压力容器(102)圆柱体的内表面相切；所述除湿压力容器(102)及输氢管(1037)内部表面设置防冰雪涂料涂层；所述除湿压力容器(102)底端设置排水管，所述排水管设置除湿上液位计(1028)，除湿上液位计(1028)之下的位置设置除湿排水阀(1029)，除湿排水阀(1029)之下连接设置的除湿排水罐(1023)；所述除湿排水罐(1023)为压力容器，其顶部设置压力检测器(1036)及除湿排水罐进气阀(1024)；所述除湿排水罐进气阀(1024)所连接的管路为氢气管路，压力为0.01MPa至5MPa；所述除湿排水罐(1023)中部外壁和下部外壁设置除湿中液位计(1027)和除湿下液位计(1026)；所述除湿排水罐(1023)底端设置除湿排水口阀(1025)，除湿排水口阀(1025)连接的排水管路设置为U形排水管路，出口向上，出口处设置除湿排水缓冲器(1035)；所述除湿压力容器(102)上部外表面设置保冷的二次除湿器保温层(1022)；所述出气阀(27)的R口同预冷器进气阀(1030)连接；所述供氢阀(1033)通过管路和加氢机同用户端气瓶连接；所述第二储罐(2)、第三储罐(20)、置换液储罐(9)、输液管路外表面均设置保温层；所述输氢管(1037)及除湿压力容器(102)下游的输氢气管路的外表面均设置保冷的保温层。8.根据权利要求7所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述预冷压力容器(101)内还设置第二换热器(1021)，所述第二换热器(1021)设置在进氢气管路口之上和第一换热器(1011)之下的空间，其表面温度为0.1℃至5℃；所述第二换热器(1021)表面设置防冰雪涂料涂层。9.根据权利要求5所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述置换液(4)为离子液体。10.根据权利要求5所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，所述置换液(4)为防冻溶液。11.一种加氢站用氢气转移增压除湿装置的使用方法，使用如权利要求8中所述的一种加氢站用氢气转移增压除湿装置，其特征是，甲，所述除杂器(6)除杂步骤为：第一步，排除除杂器(6)内的空气：打开除杂器排气阀A(60)，关闭其它阀门；打开除杂器进液控制阀(63)，待除杂的置换液流入除杂器(6)；随着液位的升高，除杂器(6)内的空气从除杂器排气阀A(60)排出；当除杂器排气阀A(60)排出待除杂的置换液时，除杂器(6)内全部填充了待除杂的置换液，空气已经排完，关闭除杂器进液控制阀(63)及除杂器排气阀A(60)；第二步，形成氢气腔体及负压：打开输液阀(38)、除杂器出液控制阀(62)、除杂器进气控制阀(66)，其余阀门关闭；将待除杂的置换液排出，同时输入氢气；液面高度下降5％至50％时，先关闭除杂器进气控制阀(66)，...
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