双级氢气压缩系统技术方案

本申请公开了一种双级氢气压缩系统，通过减压阀及多级缓冲罐，解决现有技术中压缩管路系统压力波动较大的技术问题。其包括压缩管路和放散管路，所述压缩管路包括从上游至下游依次连接的减压阀、入口换热器、入口缓冲罐、入口控制阀、过滤器、一级压缩膜头、中间换热器、中间缓冲罐、二级压缩膜头、出口换热器、出口控制阀、出口缓冲罐、出口单向阀；所述放散管路包括氮气吹扫单元、紧急放散单元、高压放散单元。具有抑制氢气压力波动，安全系数高等优点。安全系数高等优点。安全系数高等优点。

【技术实现步骤摘要】
双级氢气压缩系统


[0001]本申请涉及氢气压缩
，具体涉及一种双级氢气压缩系统。

技术介绍

[0002]氢能产业链包括三个关键的环节：氢的制取、氢的储运以及氢的应用。其中，氢的储运作为承上启下的环节，面临着技术和经济等方面的问题。制氢环节结束后需远程输送或者直接储存，由于标准状态下氢气的体积能量密度很低，约是汽油的 1/3000，因此，实现氢经济的一个先决条件是在较高的体积能量密度下输送和储存氢气。
[0003]高压气态储氢是目前工程化程度最高的储氢技术。高压气态储氢是指将氢气压缩在储氢容器中，通过增压来提高氢气的容量，满足日常使用，这是一种应用广泛、灌装和使用操作简单的储氢方式，具有设备结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快等优点，是目前占主导地位的储氢方式。
[0004]高压气态储氢关键环节在于压缩和储存。压缩过程的关键设备是氢气压缩机。压缩机可以视为一种真空泵，它将系统低压侧的压力降低，并将系统高压侧的压力提高，从而使氢气从低压侧向高压侧流动。目前加氢站普遍采用的单级氢气压缩机橇，排量低，工作效率不高，为解决压缩机排量问题，可用两台普通排量的氢气压缩机橇并联使用，以满足大型加氢站大排量的需求，但此种方式维护成本、用地成本、设备成本较高。
[0005]专利技术人知晓的一种加氢机用压缩加氢装置（CN212298560U）公开了该装置包括带捡漏装置的一级压缩机、带捡漏装置的二级压缩机、电机、第一换热器、第二换热器、缓冲罐、空冷器、水箱、水泵、加氢机、气体管路系统和冷却管路系统，一级压缩机和二级压缩机均由同一电机驱动；即采用双级压缩，降低压缩机膜头的压缩比，依次提高排量，但本申请专利技术人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
[0006]氢气压力波动较大，一方面，对于压缩机入口压力波动，易使得压缩机压缩比超设定值，由此引起压缩机排气温度超温，存在烧坏压缩机气阀等安全隐患；另一方面，对于压缩机出口压力波动，对于经压缩后直接充装使用的场景会造成充装设备工作不稳定。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种双级氢气压缩系统，通过减压阀及多级缓冲罐，解决现有技术中压缩管路系统压力波动较大的技术问题。
[0009]根据本公开的一个方面，提供一种双级氢气压缩系统，包括压缩管路和放散管路，其特征在于，所述压缩管路包括从上游至下游依次连接的减压阀、入口换热器、入口缓冲罐、入口控制阀、过滤器、一级压缩膜头、中间换热器、中间缓冲罐、二级压缩膜头、出口换热器、出口控制阀、出口缓冲罐、出口单向阀；
[0010]所述放散管路包括氮气吹扫单元、紧急放散单元、高压放散单元；
[0011]所述氮气吹扫单元包括设于氮气吹扫气源和所述压缩管路减压阀间的入口单向阀、设于所述入口单向阀下游及压缩管路所述出口单向阀下游的手动放散阀；
[0012]所述紧急放散单元包括分别设于所述一级压缩膜头和二级压缩膜头前后的安全阀；
[0013]所述高压放散单元包括设于压缩管路所述入口控制阀和出口控制阀间的中间控制阀、连接至所述中间控制阀下游管路上且与放散口依次连接的限流孔板、高压放散控制阀和高压放散单向阀。
[0014]在本公开的一些实施例中，所述压缩管路与氢气进气口和氢气出气口间分别设有阀门。
[0015]在本公开的一些实施例中，所述中间换热器和所述出口换热器前后分别设有用于监测换热前后温度变化的温度变送器。
[0016]在本公开的一些实施例中，还包括分别用于监测各缓冲罐前后压力的各压力监测单元，所述压力监测单元包括压力表和压力变送器，且所述压力监测单元通过针阀与系统管路相连。
[0017]在本公开的一些实施例中，所述各控制阀为气动阀或电动阀。
[0018]在本公开的一些实施例中，还包括分别设于所述一级压缩膜头和二级压缩膜头出口管路的隔热套管。
[0019]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：
[0020]1. 由于在两级压缩膜头前后分别设置了缓冲罐，入口缓冲罐给一级压缩膜头提供了一个压力稳定、气源充分的氢气供给，出口缓冲罐避免了排出氢气的压力波动，以便于为后续设备提供稳定的气体压力输出，有效解决了现有技术中入口压力波动导致压缩机过载以及出口压力波动导致后续设备工作不稳定甚至影响直接加注的问题，保证了整条管线上氢气压力的平稳变化。
[0021]2. 由于压缩管路设置了入口换热器、中间换热器，使得氢气温度在进入膜头进行压缩时处于低温状态，进而使同样压强的氢气处于高密度状态，有效增加了氢气的排量；并且低温氢气还可以保护膜头的主要零部件，如气阀、O型圈、膜片等，使其不受高温影响，延长其使用寿命。
[0022]3. 气体压缩前首先经过设于压缩管路中的减压阀，该减压阀可使进入压缩设备的氢气压力处于10MPa及其以下压力状态，使得压缩设备排出的氢气压力一直处于额定排气压力值或以下，避免设备排气压力超压超温的可能，提高了安全性。
[0023]4. 由于高压放散单元设有限流孔板，在关闭入口控制阀和出口控制阀后进行压缩机高压氢气放散时，可有效减小氢气流通量，缓慢降低管路内压力，避免高压氢气突然释放对管路的冲击以及所造成的周围空气氢气浓度过高的安全隐患。
[0024]5. 由于压力监测单元通过针阀与系统管路相连，可在更换压力表或压力变送器时通过针阀断开与管路连接，保证更换安全。
[0025]6. 由于一级压缩膜头和二级压缩膜头出口管路部分设有隔热套管，可有效避免维护人员直接接触高温管道，起到了良好的防护作用。
附图说明
[0026]图1为本申请一实施例中双级氢气压缩系统的结构示意图。
[0027]图2为本申请一实施例中双级氢气压缩系统压缩管路部分结构示意图。
[0028]图3为本申请一实施例中双级氢气压缩系统放散管路部分示意图。
[0029]图4为本申请一实施例中双级氢气压缩系统高压放散单元放散示意图。
[0030]以上各图中，100为减压阀，101为入口换热器，102入口缓冲罐，103为入口控制阀，104为过滤器，105为一级压缩膜头，106为中间换热器，107为中间缓冲罐，108为二级压缩膜头，109为出口换热器，110为出口控制阀，111为出口缓冲罐、112为压缩管路手动球阀，20为氮气吹扫入口单向阀，21为出口单向阀，22为安全阀，23为手动放散阀，24为放散管路手动球阀，30为中间控制阀，31为限流孔板，32为高压放散控制阀，33为高压放散单向阀，4为隔热套管，5为针阀，6为温度变送器，A为氢气压缩机，B为压力监测单元，C为高压放散单元。
具体实施方式
[0031]在本申请的描述中，本申请所涉及“一级”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级氢气压缩系统，包括压缩管路和放散管路，其特征在于，所述压缩管路包括从上游至下游依次连接的减压阀、入口换热器、入口缓冲罐、入口控制阀、过滤器、一级压缩膜头、中间换热器、中间缓冲罐、二级压缩膜头、出口换热器、出口控制阀、出口缓冲罐、出口单向阀；所述放散管路包括氮气吹扫单元、紧急放散单元、高压放散单元；所述氮气吹扫单元包括设于氮气吹扫气源和所述压缩管路减压阀间的入口单向阀、设于所述入口单向阀下游及压缩管路所述出口单向阀下游的手动放散阀；所述紧急放散单元包括分别设于所述一级压缩膜头和二级压缩膜头前后的安全阀；所述高压放散单元包括设于压缩管路所述入口控制阀和出口控制阀间的中间控制阀、连接至所述中间控制阀下游管路上且与放散口依次连接的限流孔板、高压放散控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘壮，王海龙，周亮，
申请(专利权)人：正星氢电科技郑州有限公司，
类型：新型
国别省市：