一种储氢型加氢装置的制作方法

本发明涉及加氢装置，特别是一种储氢型加氢装置。

背景技术：

1、目前，加氢站主要分为高压气体加氢站和液氢站。与高压气体加氢站相比，液氢站具有储氢能力更高、运输及装卸效率更高、投资成本更低、氢纯度更高等显著优势。

2、基于液态储氢气态加氢的工作原理，液氢站主要设备有液氢储存容器、高压液氢泵、高压汽化器(或汽化器及压缩机组)、储氢压力容器、管道、阀门等，实现站内液氢低压储存和高压氢气加注功能。

3、目前，液氢加氢站主要的流程为增压、汽化、高压存储、加氢，液氢运输罐车将液氢送至加氢站的液氢储存容器中，作为加氢站的氢源。液氢储存容器中的低压液氢经高压液氢泵增压，然后进入汽化器相变换热为高压氢气存储于储氢压力容器中，随后进入末端加氢机向燃料电池汽车加注氢气。

4、氢气加注会因节流效应而产生温升，为提高氢气加注速度和加注量，高压储氢瓶组和加氢机之间配置氢气冷却器，但该部分冷量需要由外界提供，通常是使用冷冻机组为氢气冷却器提供冷量，该做法的缺陷是增加额外制冷的功耗，而液氢本身的冷量在高压汽化器处被耗散，没有得到利用。

5、现有液氢冷量回收方案主要有：(1)增压后的液氢与气态储氢容器中的气氢进行混合，直接调配出需要温度的氢气，但该方案气液混合调配难度极大，不易控制。(2)增压液氢后液氢直接进入换热器中，将冷量传递给第三方冷媒，在通过第三方冷媒去冷却后续热流体。该方案需要额外引入冷媒，间接换热增加了冷量的损失，同时液氢温度过低，冷媒温度不易控制。(3)增压后一部分液氢直接进入加氢换热器，直接对进入加氢机的氢气进行冷却，但是液氢温度为-253℃左右，而进入加氢机的氢气温度为-20℃～0℃左右，并且氢气加注过程中，流量会因为储氢瓶组中压力下降而处于波动状态，加氢机中氢气的温度极易受液氢流量波动的影响，巨大的温差以及氢气本身流量波动，意味着液氢流量要处于调节状态来满足加氢机预设温度，使该方案中氢气的冷却温度难以控制。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于至少克服现有技术的部分不足，提供一种储氢型加氢装置，通过为液氢汽化系统设置具有第一氢气温度的第一出气口和具有第二氢气温度的第二出气口，再利用具有第一氢气温度的氢气为第一加氢换热系统提供冷量，既可以实现不需要额外设置冷冻机组的目的，还可以避免出现直接使用过冷的氢气提供冷量时造成温度调节失调或者冷脆等问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种储氢型加氢装置，包括液氢储罐、增压器、液氢汽化系统、顺序控制储氢瓶组、第一加氢换热系统；

4、所述液氢储罐的出口与所述增压器的入口连接，所述增压器的出口与所述液氢汽化系统的入口连接；

5、所述液氢汽化系统包括具有第一氢气温度的第一出气口和具有第二氢气温度的第二出气口，所述第一氢气温度低于所述第二氢气温度，所述顺序控制储氢瓶组的第一进气口与所述第二出气口连接；

6、所述第一加氢换热系统包括第一加氢管路和第一冷却管路，所述第一加氢管路的入口与所述顺序控制储氢瓶组的出口连接，所述第一加氢管路的出口连接有第一加氢机，所述第一冷却管路的入口与所述第一出气口连接，所述第一冷却管路的出口与所述顺序控制储氢瓶组的第二进气口连接。

7、在一些实施方式中，所述液氢汽化系统包括一级汽化系统和二级汽化系统，所述一级汽化系统的入口与所述增压器的出口连接，所述一级汽化系统的出口分别与所述第一出气口和所述二级汽化系统的入口连接，所述二级汽化系统的出口与所述第二出气口连接；

8、所述一级汽化系统的出口与所述二级汽化系统的入口之间的连接管路上设置有第一开关阀，所述冷却管路的入口与所述第一出气口的连接管路上设置有第二开关阀；

9、所述第一开关阀与所述第二开关阀择一打开。

10、在一些实施方式中，所述一级汽化系统和所述二级汽化系统中分别包括至少一个液氢汽化器。

11、在一些实施方式中，所述液氢汽化器采用高压空温式汽化器。

12、在一些实施方式中，所述第二氢气温度为预设的标准温度，所述第一氢气温度与所述第二氢气温度的温差范围为-170℃～-210℃。

13、在一些实施方式中，所述液氢储罐与所述顺序控制储氢瓶组之间还连接有bog回收系统，用于回收所述液氢储罐因漏热产生的低压氢气。

14、在一些实施方式中，储氢型加氢装置还包括第二加氢换热系统；

15、所述第二加氢换热系统包括第二加氢管路和第二冷却管路，所述第二加氢管路的入口与所述顺序控制储氢瓶组的出口连接，所述第二加氢管路的出口连接有第二加氢机，所述第二冷却管路的入口与所述第一出气口连接，所述第二冷却管路的出口与所述顺序控制储氢瓶组的第二进气口连接。

16、在一些实施方式中，所述第一加氢机与所述第二加氢机的额定工作压力相同。

17、在一些实施方式中，所述第一加氢机与所述第二加氢机的额定工作压力为35mpa。

18、在一些实施方式中，所述顺序控制储氢瓶组包括顺序控制盘和多个并联设置的储氢瓶。

19、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

20、本发明提供的储氢型加氢装置，在液氢汽化阶段采用分级汽化的方式，为液氢汽化系统设置具有第一氢气温度的第一出气口和具有第二氢气温度的第二出气口，再利用具有第一氢气温度的氢气为第一加氢换热系统提供冷量，复温后的氢气直接进入顺序控制储氢瓶组，不仅可以实现既可以实现避免液氢冷量的浪费的目的，还可以实现不需要额外设置冷冻机组的目的，以及可以避免出现直接使用过冷的氢气提供冷量时造成温度调节失调或者冷脆等问题。

技术特征：

1.一种储氢型加氢装置，其特征在于，包括液氢储罐、增压器、液氢汽化系统、顺序控制储氢瓶组、第一加氢换热系统；

2.根据权利要求1所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

6.根据权利要求1至4中任一项所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

7.根据权利要求1至4中任一项所述的储氢型加氢装置，其特征在于，还包括第二加氢换热系统；

8.根据权利要求7所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

10.根据权利要求1至4中任一项所述的储氢型加氢装置，其特征在于，

技术总结本发明提供一种储氢型加氢装置，包括液氢储罐、增压器、液氢汽化系统、顺序控制储氢瓶组、第一加氢换热系统；液氢储罐的出口与增压器的入口连接，增压器的出口与液氢汽化系统的入口连接；液氢汽化系统包括具有第一氢气温度的第一出气口和具有第二氢气温度的第二出气口，第一氢气温度低于第二氢气温度，顺序控制储氢瓶组的第一进气口与第二出气口连接；第一加氢换热系统包括第一加氢管路和第一冷却管路，第一加氢管路的入口与顺序控制储氢瓶组的出口连接，第一加氢管路的出口连接有第一加氢机，第一冷却管路的入口与第一出气口连接，第一冷却管路的出口与顺序控制储氢瓶组的第二进气口连接。技术研发人员：李俊宝,许健,杨申音,尹奇志,苏嘉南,李士军,黄磊,王嘉炜,张振扬,妙丛,郝加封,樊亚丁,张震,解辉,安刚,兰玉岐,边治上,吴鹏,秦可欣,默亦凡,周慧东,刘明昊,李景鹏,吴俊哲,陈菁瑶,许泽野,葛刚刚受保护的技术使用者：航天氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26