一种深海煤炭气化制氢储运系统及方法技术方案

本发明专利技术属于深海煤炭气化制氢的高效储存与利用技术领域，提出了一种深海煤炭气化制氢储运系统及方法，换热器中的换热管，比如预冷制冷剂波纹管

【技术实现步骤摘要】
一种深海煤炭气化制氢储运系统及方法


[0001]本专利技术属于深海煤炭气化制氢的高效储存与利用
，尤其涉及一种深海煤炭气化制氢储运系统及方法
。

技术介绍

[0002]当今社会，随着对新能源燃料氢的需求增加，通过煤炭气化制氢以成为氢气获取的主要来源，利用陆上煤矿中的煤炭制氢，因是在陆上作业，具有设备操作
、
维修方便以及制氢设备布设方便等特点，其制氢储运系统在稳定性和占用面积等方面的要求较低；而利用海水与深海煤炭制备氢气时，对制氢储运设备操作
、
维修以及氢能储运设备的布设都存在较大的困难
。
[0003]专利技术人发现，制约深海煤炭气化制氢储运系统发展和利用的主要原因是，系统中设备较多，占用面积较大，不利于在有限的允许空间内进行设备的布设；并且，设备在海况中工作时，受海浪等情况的影响，使得设备工作不稳定，比如换热器在倾斜晃动的海上工况下，其内部的液体也会发生倾斜，此时换热管外降膜流动的液膜均匀性与流型稳定性较差，液膜在换热管轴向上的偏移较大，影响换热效果
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种深海煤炭气化制氢储运系统及方法，有效限制了换热器在倾斜晃动的海上工况下，内部液体随之发生倾斜的现象，极大的提高了液氢用主低温换热器的海上适应性；同时，能够降低系统的整体占用面积，有利于在有限的允许空间内进行系统内设备的布设，促进了深海煤炭气化制氢储运系统的发展和利用
。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种深海煤炭气化制氢储运系统，采用如下技术方案：
[0006]一种深海煤炭气化制氢储运系统，包括预冷浮式主低温换热器和深冷浮式主低温换热器；
[0007]所述预冷浮式主低温换热器包括预冷浮式主低温换热器壳体，所述预冷浮式主低温换热器壳体的两端分别设置有预冷制冷剂壳侧入口和预冷制冷剂壳侧出口；所述预冷浮式主低温换热器壳体内设置有预冷制冷剂波纹管和煤基氢波纹管；所述煤基氢波纹管的出口通过管道连接有液态杂质分离器；
[0008]所述深冷浮式主低温换热器包括深冷浮式主低温换热器壳体，所述深冷浮式主低温换热器壳体两端的侧壁上分别设置有深冷制冷剂壳侧入口和深冷制冷剂壳侧出口；所述深冷浮式主低温换热器壳体的两端分别设置有深冷煤基氢入口和液氢出口；
[0009]所述深冷煤基氢入口处设置有正仲氢分离器，所述正仲氢分离器通过管道与所述液态杂质分离器连接；所述正仲氢分离器与所述深冷煤基氢出口间连接有深冷富正氢波纹管和深冷富仲氢波纹管
。
[0010]进一步的，所述预冷制冷剂波纹管
、
所述煤基氢波纹管
、
所述深冷富正氢波纹管以
及所述深冷富仲氢波纹管均设置为螺旋管
。
[0011]进一步的，所述预冷浮式主低温换热器壳体内设置有预冷中心柱，所述预冷制冷剂波纹管和所述煤基氢波纹管绕所述预冷中心柱设置；所述深冷浮式主低温换热器壳体内设置有深冷中心柱，所述深冷富正氢波纹管以及所述深冷富仲氢波纹管绕所述深冷中心柱设置
。
[0012]进一步的，所述预冷制冷剂波纹管靠近所述制冷剂壳侧出口的一端设置有制冷剂管侧入口，另一端设置有制冷剂管侧出口；所述煤基氢波纹管靠近所述制冷剂壳侧出口的一端设置有预冷煤基氢入口，另一端设置有煤基氢出口
。
[0013]进一步的，所述预冷制冷剂壳侧入口与所述预冷浮式主低温换热器壳体之间设置有预冷浮式主低温换热器均布器
。
[0014]进一步的，所述深冷富正氢波纹管和所述深冷富仲氢波纹管靠近所述液氢出口的一端连接有汇集器
。
[0015]进一步的，所述深冷浮式主低温换热器壳体内设置有深冷浮式主低温换热器均布器，所述深冷浮式主低温换热器均布器与所述深冷制冷剂壳侧入口连接
。
[0016]进一步的，所述液氢出口通过管道连接有液氢储罐
。
[0017]进一步的，预冷浮式主低温换热器包括第一预冷浮式主低温换热器和第二预冷浮式主低温换热器；所述第一预冷浮式主低温换热器的煤基氢出口与所述第二预冷浮式主低温换热器的制冷剂管侧入口通过管道连接；所述第二预冷浮式主低温换热器的煤基氢出口通过管道连接有液态杂质分离器
。
[0018]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种深海煤炭气化制氢储运方法，采用如下技术方案：
[0019]一种深海煤炭气化制氢储运方法，采用了如第一方面中所述的深海煤炭气化制氢储运系统，包括：
[0020]制冷剂进入预冷制冷剂波纹管进行初步降温后，再通过节流阀进行节流降温后由预冷制冷剂壳侧入口进入预冷浮式主低温换热器壳体内；
[0021]煤基氢气进入煤基氢波纹管，在预冷浮式主低温换热器壳体内与制冷剂进行换热；煤基氢气依次通过液态杂质分离器和正仲氢分离器实现杂质
、
富仲氢和富正氢的分离；
[0022]制冷剂通过深冷制冷剂壳侧入口进入深冷浮式主低温换热器壳体内；富仲氢和富正氢分别通过深冷富仲氢波纹管和深冷富正氢波纹管进入深冷浮式主低温换热器壳体，与深冷浮式主低温换热器壳体内的制冷剂进行换热，得到液氢
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]1、
本专利技术中换热器中的换热管，比如预冷制冷剂波纹管
、
煤基氢波纹管
、
深冷富正氢波纹管以及深冷富仲氢波纹管等换热管均设置为波纹管，利用波纹管轴向直径差的存在，使得海况条件下管外降膜流动的液膜均匀性与流型稳定性较强，液膜轴向偏移较小，有效限制了换热器在倾斜晃动的海上工况下，内部液体随之发生倾斜的现象，极大的提高了液氢用主低温换热器的海上适应性，有效的抵抗了海上倾斜晃动工况对换热效果的影响；同时，将正仲氢分离器设置在深冷煤基氢入口处，与深冷浮式主低温换热器融合，降低了系统的整体占用面积，有利于在有限的允许空间内进行系统内设备的布设，促进了深海煤炭气化制氢储运系统的发展和利用；
[0025]2、
本专利技术中，采用深海浮式煤炭气化制氢储运的方法，可以极大的降低煤炭的碳排放与污染物的生成，进一步的与氢气液化工艺相结合，极大的提高了氢能储存与运输效率
。
采用海水作为深海煤炭气化的原料，节省费用，无需人力下深海井作业，节约人力并能提高安全性
。
将正仲氢分离器
、
正仲氢冷凝换热器与转化器相结合形成浮式深冷主低温换热器，在氢能液化前进行正仲氢的分离，可以大大降低氢气液化过程中的正仲氢转换带来的热负荷，减少正仲氢分离
、
转化设备与换热器体积，提高氢气液化的比功耗与液化率，减少整体液化装置夹板占地面积，提高经济性
。
附图说明
[0026]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种深海煤炭气化制氢储运系统，其特征在于，包括预冷浮式主低温换热器和深冷浮式主低温换热器；所述预冷浮式主低温换热器包括预冷浮式主低温换热器壳体，所述预冷浮式主低温换热器壳体的两端分别设置有预冷制冷剂壳侧入口和预冷制冷剂壳侧出口；所述预冷浮式主低温换热器壳体内设置有预冷制冷剂波纹管和煤基氢波纹管；所述煤基氢波纹管的出口通过管道连接有液态杂质分离器；所述深冷浮式主低温换热器包括深冷浮式主低温换热器壳体，所述深冷浮式主低温换热器壳体两端的侧壁上分别设置有深冷制冷剂壳侧入口和深冷制冷剂壳侧出口；所述深冷浮式主低温换热器壳体的两端分别设置有深冷煤基氢入口和液氢出口；所述深冷煤基氢入口处设置有正仲氢分离器，所述正仲氢分离器通过管道与所述液态杂质分离器连接；所述正仲氢分离器与所述深冷煤基氢出口间连接有深冷富正氢波纹管和深冷富仲氢波纹管
。2.
如权利要求1所述的一种深海煤炭气化制氢储运系统，其特征在于，所述预冷制冷剂波纹管
、
所述煤基氢波纹管
、
所述深冷富正氢波纹管以及所述深冷富仲氢波纹管均设置为螺旋管
。3.
如权利要求2所述的一种深海煤炭气化制氢储运系统，其特征在于，所述预冷浮式主低温换热器壳体内设置有预冷中心柱，所述预冷制冷剂波纹管和所述煤基氢波纹管绕所述预冷中心柱设置；所述深冷浮式主低温换热器壳体内设置有深冷中心柱，所述深冷富正氢波纹管以及所述深冷富仲氢波纹管绕所述深冷中心柱设置
。4.
如权利要求1所述的一种深海煤炭气化制氢储运系统，其特征在于，所述预冷制冷剂波纹管靠近所述制冷剂壳侧出口的一端设置有制冷剂管侧入口，另一端设置有制冷剂管侧出口；所述煤基氢波纹管靠近所述制冷剂壳侧出口的一端设置有预冷煤基氢入口，另一端设置有煤基氢出口
。5.
如权利要求1所述的一种深海煤炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙崇正，卢晓，刘羽翔，李玉星，杨鑫，于昊，韩辉，宋光春，樊欣，耿宵义，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：