一种液氢储存兼增压输送一体化的装置的制作方法

本发明涉及氢能，特别涉及一种液氢储存兼增压输送一体化的装置。

背景技术：

1、现阶段国内加氢站基本以管束车外供氢气的氢气加氢站为主，20mpa管束车单次输送氢气量较小，运输成本高，仅能满足2000kg/d以下规模的加氢站供氢。液氢密度高达71kg/m3，是20mpa高压氢气的5倍，液氢罐箱单次运输液氢量可达3000kg以上，是氢气管束车的10倍以上，一个50m3的液氢储罐即可供应3000kg/d加氢站一天的氢气需求，因此液氢加氢站是大型、超大型加氢站最具潜力的发展方向之一。

2、常规的液氢加氢站采用固定式液氢储罐储存液氢，储罐内液氢经过真空管道输送至液氢泵进行增压后给氢能汽车加氢，设备、管道较多导致占地较大，显著增加设置在主干道路口或城市市区的加氢站的投资成本。此外，液氢沸点低（-253℃），易蒸发，即使使用真空管道输送液氢，仍有很大冷损，导致送至液氢泵的液氢没有过冷度，甚至变成气液两相，大幅增加液氢的蒸发气体bog（boil off gas）总量，该部分bog还需专门设置回气管路送回储罐，冷损更大，进一步加大液氢损失；甚至由于液氢泵的液氢温度升高，造成液氢在液氢泵内增压时大量气化，导致液氢泵无法正常运行。此外，液氢泵增压过程也会产生热量，致使液氢泵出口液氢温度较高，没有过冷度，尤其是给液氢车辆直接加注液氢时，没有过冷度的液氢在车载液氢瓶内更容易蒸发，大幅降低车载液氢瓶的无排放保持时间，影响车辆安全使用。

3、因此，如何提供一种液氢储存兼增压输送的装置，以至少部分的解决上述弊端，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种液氢储存兼增压输送的装置，能够降低设备成本和占地，减少加氢站投资成本，解决了饱和液氢吸入困难的问题，液氢增压过程不易气化，大幅提高车载液氢瓶的无排放保持时间。

2、为实现上述目的，本发明提供一种液氢储存兼增压输送一体化的装置，包括：

3、液氢储罐，包括内部设有第一腔体的外壳体和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳体间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，液氢储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的第一管路和流出的第二管路，液氢储罐设有第一水平部；

4、液氢泵，安装于第一水平部，且液氢泵的底部贯穿至第二腔体内，液氢泵的底部设有用于液氢流入的进液口和用于经过增压后的液氢流出的出液口，出液管道连通于液氢储罐外部和出液口，以使经液氢泵增压的液氢排出。

5、优选地，外壳体包括通过第一水平部连接的第一壳体部和第二壳体部；内容器包括通过第二水平部连接的第一容纳部和第二容纳部，第一壳体部套设于第一容纳部外侧，第二壳体部套设于第二容纳部外侧，且第一水平部间隔设置于第二水平部的顶部，第一管路和第二管路连通于第二容纳部。

6、优选地，第一壳体部和第一水平部之间以及第二容纳部和第二水平部之间均设有加强结构；

7、内容器外侧包覆有多层绝热材料，第一腔体内设有若干用于支撑内容器的支撑件，且外壳体和内容器之间抽真空实现绝热。

8、优选地，第二壳体部的底部设有支座，以支撑液氢储罐，支座为腿式支座、耳式支座、支承式支座、刚性环支座、鞍式支座、柱式支座和裙座中的一种。

9、优选地，第一容纳部包括相连接的小端筒体和小端封头，第二容纳部包括相连接的大端筒体和大端封头，且小端筒体和大端筒体通过第二水平部连接。

10、优选地，小端筒体和大端筒体分别为圆筒、锥筒、部分圆筒、部分锥筒、带连接段的半圆筒和带连接段的半锥筒中的一种；

11、当小端筒体和大端筒体的轴线均竖向设置时，小端封头位于小端筒体的顶部，大端封头位于大端筒体的底部；

12、当小端筒体和大端筒体的轴线均水平放置时，小端封头位于小端筒体的两端，大端封头位于大端筒体的两端。

13、优选地，第一容纳部和第二容纳部分别为半球壳、部分球壳、带连接段的半球壳、带连接段的部分球壳中的一种。

14、优选地，液氢泵为往复式液氢泵、离心式液氢泵、隔膜式液氢泵和波纹管式液氢泵中的至少一种，且液氢泵的动力源为液压驱动或电机驱动。

15、优选地，液氢泵包括位于第二腔体内的容纳腔和运动机构，运动机构能够相对于容纳腔往复运动或旋转运动，以使沿进液口进入容纳腔内的液氢压力升高后再经由出液管道排出输送至下游。

16、优选地，液氢储罐上还设有用于泄压的超压泄放管路、用于放空的氢排气系统、用于充液的顶部喷淋充液管路、用于增压的增压管路、用于溢流的溢流管路以及用于测量液位和压力的检测管路。

17、相对于上述背景技术，本发明提供的液氢储存兼增压输送一体化的装置，包括液氢储罐和液氢泵，液氢储罐包括内部设有第一腔体的外壳体和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳体间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，液氢储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的第一管路和流出的第二管路，液氢储罐设有第一水平部；液氢泵安装于第一水平部，且液氢泵的底部贯穿至第二腔体内，液氢泵的底部设有用于液氢流入的进液口和用于经过增压后的液氢流出的出液口，出液管道连通于液氢储罐外部和出液口，以使经液氢泵增压的液氢排出。

18、具体来说，将液氢泵设置于液氢储罐的第一水平部上，能够降低设备成本和占地，减少加氢站投资成本；液氢泵增压结构直接浸没在第二腔体内的液氢内，液氢泵入口液氢过冷度高，能够解决了饱和液氢吸入困难的问题，且液氢增压过程不易气化，经液氢泵增压后的液氢经过出液管道时先被液氢罐内低温液氢降温至较大过冷度，再往车载液氢瓶加注，大幅提高车载液氢瓶的无排放保持时间。

技术特征：

1.一种液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述外壳体（12）包括通过所述第一水平部（124）连接的第一壳体部（127）和第二壳体部（126）；所述内容器（13）包括通过第二水平部（134）连接的第一容纳部（137）和第二容纳部（136），所述第一壳体部（127）套设于所述第一容纳部（137）外侧，所述第二壳体部（126）套设于所述第二容纳部（136）外侧，且所述第一水平部（124）间隔设置于所述第二水平部（134）的顶部，所述第一管路（11）和第二管路（18）连通于所述第二容纳部（136）。

3.根据权利要求2所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述第一壳体部（127）和所述第一水平部（124）之间以及所述第二容纳部（136）和所述第二水平部（134）之间均设有加强结构（110）；

4.根据权利要求2所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述第二壳体部（126）的底部设有支座（19），以支撑所述液氢储罐（1），所述支座（19）为腿式支座、耳式支座、支承式支座、刚性环支座、鞍式支座、柱式支座和裙座中的一种。

5.根据权利要求2所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述第一容纳部（137）包括相连接的小端筒体（135）和小端封头（132），所述第二容纳部（136）包括相连接的大端筒体（133）和大端封头（131），且所述小端筒体（135）和所述大端筒体（133）通过所述第二水平部（134）连接。

6.根据权利要求5所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述小端筒体（135）和所述大端筒体（133）分别为圆筒、锥筒、部分圆筒、部分锥筒、带连接段的半圆筒和带连接段的半锥筒中的一种；

7.根据权利要求2所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述第一容纳部（137）和所述第二容纳部（136）分别为半球壳、部分球壳、带连接段的半球壳、带连接段的部分球壳中的一种。

8.根据权利要求1所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述液氢泵（2）为往复式液氢泵、离心式液氢泵、隔膜式液氢泵和波纹管式液氢泵中的至少一种，且所述液氢泵（2）的动力源（24）为液压驱动或电机驱动。

9.根据权利要求1所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述液氢泵（2）包括位于所述第二腔体内的容纳腔和运动机构（21），所述运动机构（21）能够相对于所述容纳腔往复运动或旋转运动，以使沿所述进液口（22）进入所述容纳腔内的液氢（14）压力升高后再经由所述出液管道（23）排出输送至下游。

10.根据权利要求1所述的液氢储存兼增压输送一体化的装置，其特征在于，所述液氢储罐（1）上还设有用于泄压的超压泄放管路、用于放空的氢排气系统、用于充液的顶部喷淋充液管路、用于增压的增压管路、用于溢流的溢流管路以及用于测量液位和压力的检测管路。

技术总结本发明公开了一种液氢储存兼增压输送一体化的装置，包括液氢储罐和液氢泵，液氢储罐包括内部设有第一腔体的外壳体和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳体间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，液氢储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的第一管路和流出的第二管路，液氢储罐设有第一水平部用于液氢泵安装，且液氢泵的底部贯穿至第二腔体内，液氢泵的底部设有用于液氢流入的进液口和用于经过增压后的液氢流出的出液口，出液管道连通于出液口，液氢增压过程不易气化，经液氢泵增压后的液氢经过出液管道时先被液氢罐内低温液氢降温至较大过冷度，再往车载液氢瓶加注，大幅提高车载液氢瓶的无排放保持时间。技术研发人员：胡沛,王佳伟,韩一松,沈瑾,张宽,秦燕,余铁浩,王维博,陆丽姣受保护的技术使用者：杭氧集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15