【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢能领域，具体涉及一种液氢加氢站调节氢气出口温度的系统及方法。
技术介绍
1、氢燃料电池车储罐在氢气加注过程中，储罐温度会迅速上升，可能会超过储罐的温度限制产生安全风险，因此需要对加注氢气进行预冷。在美国氢能汽车加氢规范saej2601中把70mpa氢气加注温度分为几个不同的等级，其中最高等级t40（-40~-33℃）加注速度是t30的2倍，t20的4倍，因此有必要用预冷器对加注氢气进行t40等级预冷。
2、现有液氢加氢站的常用技术一般先将低温氢转化为常温氢、再通过预冷的方式对常温氢进行冷却，但升温或者冷却通常需要利用外界热媒或冷媒，耗费较多的能源，且浪费了液氢本身的冷量。一种改进的思路是，将一部分的液氢按照现有的方式先转换为常温氢气，再利用另一部分的液氢所携带的冷量对前述常温氢气进行预冷，从而省去现有技术中用于对加注前的氢气进行预冷的预冷装置，节省了成本、减少液氢冷量的浪费。
3、如在专利cn115325441a中公布了一种氢气预冷器测试系统及其方法，冷侧的液氢与热侧的加注高压气氢在一体式板式换热器（cn115717841a）中进行换热，利用液氢冷量对加注氢气冷却，并将液氢气化后的氢气进行回收储存，可用于加氢站的二次使用，节约氢气资源。
4、但在实际的加氢站加注氢气过程中，外界环境、氢气流量换热量等都是一个不停变化的过程，如果预冷氢气的温度发生变化，低于或者超出t40等级预冷温度范围，需要能够及时调整，保证氢气出口温度符合t40等级要求。而现有技术对于氢气出口温度的实时调剂缺乏
技术实现思路
1、本专利技术的目在于，基于新型液氢加氢站氢气预冷器之上，提供了全流程液氢加氢氢气出口温度调节系统装置以及氢气出口温度调节的方法。本专利技术通过压缩机频率调节、氢气节流孔板、氢气流量控制、高低温氢气进气混合等方式，解决了氢气达不到预冷效果或者氢气预冷温度太低等问题，并控制加注高压氢气温度维持在-40℃~ -33℃。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，所述系统包括液氢储罐、换热器、空温式汽化器、压缩机、顺序控制盘组、中压高压储氢瓶组、氢气节流孔板、加氢机；
4、所述换热器包括液氢管路和高压氢气管路，使液氢管路中的液氢对高压氢气管路中的高压氢气进行冷却；
5、液氢储罐的出口与液氢管路的入口连通，液氢管路的出口与第一氢气管路连通；第一氢气管路依次连通空温式汽化器、压缩机、顺序控制盘组，顺序控制盘组与中压高压储氢瓶组通过管道连接，顺序控制盘组与氢气节流孔板通过管道连接；氢气节流孔板的出口连通换热器的高压氢气管路入口，高压氢气管路的出口连通加氢机入口。
6、优选的，所述换热器可采用cn115717841a公开的微通道板式换热器。
7、所述顺序控制盘组用于控制高压氢气的储存和加注，可将高压氢气储存至中压高压储氢瓶组，或从中压高压储氢瓶组中，将高压氢气加注至加氢机。
8、加氢机用于对车辆进行氢气加注。
9、进一步，所述液氢管路的出口还连通第二氢气管路，第二氢气管路上设有低温氢气旁路阀门；所述顺序控制盘组设有换热装置，所述换热装置包括低温氢气管路和加注氢气管路，使低温氢气管路中的低温氢气对加注氢气管路中的高压氢气进行预冷；所述低温氢气管路的入口与设有低温氢气旁路阀门的第二氢气管路连通，所述低温氢气管路的出口与压缩机入口连通；所述加注氢气管路的入口连通中压高压储氢瓶组，加注氢气管路的出口连通氢气节流孔板。
10、进一步，所述顺序控制盘组包括氢气入口管路、氢气出口管路和氢气主管路，氢气入口管路的出口和氢气出口管路的入口分别连通氢气主管路，氢气主管路与每个储氢瓶连通；压缩机出口与氢气入口管路的入口连通，氢气出口管路的出口连通加注氢气管路的入口。
11、所述氢气入口管路上设有入口阀门，用于控制向储氢瓶组充入氢气；
12、所述氢气出口管路上设有出口阀门，用于控制从储氢瓶组输出高压氢气。
13、进一步，顺序控制盘组包括多个顺序控制盘，每个顺序控制盘分别与其所对应的相同压力的加氢机连接，每个顺序控制盘均与多个并联的储氢瓶连接，通过储氢瓶对加氢机进行充装加注。
14、在一个优选的实施方式中，换热器中的液氢管路和高压氢气管路交错相向对流设置，便于换热充分进行。
15、在一个优选的实施方式中，顺序控制盘组中，所述换热装置中的低温氢气管路和加注氢气管路交错相向对流设置，便于换热充分进行。
16、所述氢气节流孔板用于对加注氢气进行流量控制。
17、所述氢气节流孔板包括主进气管、主出气管，以及多个分支管路，每个分支管路上各设有电磁阀，所述主进气管的入口通过管道连通顺序控制盘组，所述主进气管的出口连通多个分支管路的入口，多个分支管路的出口连通至主出气管的入口，主出气管的出口通过管道连通换热器的高压氢气管路入口。
18、优选的，所述多个分支管路的粗细不同。
19、多个分支管路可以为3个分支管路以上，优选为3~6个分支管路，更优选为4个分支管路。
20、分支管路上的电磁阀优选为高压氢气专用电磁阀。
21、加氢机一般设有温度传感器，用于实时检测进入加氢机的高压氢气的温度。温度传感器可设置在加氢机入口处。
22、进一步，本专利技术系统还可以包括控制器，所述控制器分别与压缩机、氢气节流孔板的分支管路上的电磁阀、第二氢气管路上的低温氢气旁路阀门连接，控制压缩机的工作频率、电磁阀和低温氢气旁路阀门的启停状态。
23、进一步，温度传感器可以实时获取高压氢气的温度，并向所述控制器输出温度信号，控制器接收温度信号并向压缩机、电磁阀、低温氢气旁路阀门输出控制信号。
24、本专利技术还公开一种液氢加氢站调节氢气出口温度的方法，利用所述液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，所述方法包括以下步骤：
25、（1）液氢储罐中的液氢流入换热器，在换热器中与高压氢气换热，对高压氢气冷却，使换热器出口的高压氢气温度为-40℃~ -33℃，高压氢气的压力为5~90mpa；液氢经过换热器后变为低温氢气，温度为-70~ -90℃；随后进入空温式汽化器中，进一步升温至常温；
26、（2）常温氢气进入压缩机进行增压，增压至70~90mpa，然后进入顺序控制盘组，按照不同压力被分配并保存在中压高压储氢瓶组中；
27、（3）加注氢气时，顺序控制盘组将高压氢气从中压高压储氢瓶组输入到氢气节流孔板，控制氢气流量，然后进入换热器与液氢进行换热，冷却至-40℃~ -33℃，通入加氢机，对车辆进行氢气加注。
28、进一步，所述方法中，当换热器出口的高压氢气的温度低于-40℃~ -33℃时，压缩机降低运行频率，使液氢储罐的出口的液氢流量下降，减少换热器的冷量，高压氢气的冷却效果下降，换热器出口的高压氢气温度提高到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述系统包括液氢储罐、换热器、空温式汽化器、压缩机、顺序控制盘组、中压高压储氢瓶组、氢气节流孔板、加氢机；
2.如权利要求1所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述液氢管路的出口还连通第二氢气管路，第二氢气管路上设有低温氢气旁路阀门；所述顺序控制盘组设有换热装置，所述换热装置包括低温氢气管路和加注氢气管路，使低温氢气管路中的低温氢气对加注氢气管路中的高压氢气进行预冷；所述低温氢气管路的入口与设有低温氢气旁路阀门的第二氢气管路连通，所述低温氢气管路的出口与压缩机入口连通；所述加注氢气管路的入口连通中压高压储氢瓶组，加注氢气管路的出口连通氢气节流孔板。
3.如权利要求2所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于换热器中的液氢管路和高压氢气管路交错相向对流设置；
4.如权利要求2所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述氢气节流孔板包括主进气管、主出气管，以及多个分支管路，每个分支管路上各设有电磁阀，所述主进气管的入口通过管道连通顺序控制盘组，所述主进气管的出口连通
5.如权利要求4所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述加氢机设有温度传感器，实时检测进入加氢机的高压氢气的温度。
6.如权利要求5所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述系统包括控制器，所述控制器分别与压缩机、氢气节流孔板的分支管路上的电磁阀、第二氢气管路上的低温氢气旁路阀门连接，控制压缩机的工作频率、电磁阀和低温氢气旁路阀门的启停状态；
7.一种液氢加氢站调节氢气出口温度的方法，利用如权利要求4~6任一项所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述方法包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当换热器出口的高压氢气的温度低于-40℃~-33℃时，压缩机降低运行频率，使液氢储罐的出口的液氢流量下降，减少换热器的冷量，高压氢气的冷却效果下降，换热器出口的高压氢气温度提高到-40℃~ -33℃；
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当氢气节流孔板通过控制高压氢气流量来控制氢气温度，高压氢气的温度仍然高于-40℃~ -33℃时，此时开启第二氢气管路上的低温氢气旁路阀门，使液氢流经换热器后，部分-70℃~ -90℃的低温氢气直接进入顺序控制盘组的换热装置的低温氢气管路，在低温氢气管路中的低温氢气对加注氢气管路中的高压氢气进行预冷，加注氢气经过顺序控制盘组的换热装置的冷却后再进入换热器进行第二次的冷却，换热器出口的高压氢气温度可降至-40℃~ -33℃；低温氢气经过顺序控制盘组的换热装置后，直接进入压缩机进行增压，然后再通过顺序控制盘组被分配并保存在中压高压储氢瓶组中，当高压氢气的温度达到-40℃~ -33℃时，关闭低温氢气旁路阀门。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，系统正常工作，没有车辆加氢时，压缩机以最低频率工作，压缩机抽吸带动管路中的液氢和氢气流动，液氢以最小限度持续地流经换热器，维持换热器足够的冷量以供启动；压缩后的高压氢气通过顺序控制盘组被分配并保存在中压高压储氢瓶组中；
...【技术特征摘要】
1.一种液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述系统包括液氢储罐、换热器、空温式汽化器、压缩机、顺序控制盘组、中压高压储氢瓶组、氢气节流孔板、加氢机；
2.如权利要求1所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述液氢管路的出口还连通第二氢气管路，第二氢气管路上设有低温氢气旁路阀门；所述顺序控制盘组设有换热装置，所述换热装置包括低温氢气管路和加注氢气管路，使低温氢气管路中的低温氢气对加注氢气管路中的高压氢气进行预冷；所述低温氢气管路的入口与设有低温氢气旁路阀门的第二氢气管路连通，所述低温氢气管路的出口与压缩机入口连通；所述加注氢气管路的入口连通中压高压储氢瓶组，加注氢气管路的出口连通氢气节流孔板。
3.如权利要求2所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于换热器中的液氢管路和高压氢气管路交错相向对流设置；
4.如权利要求2所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述氢气节流孔板包括主进气管、主出气管，以及多个分支管路，每个分支管路上各设有电磁阀，所述主进气管的入口通过管道连通顺序控制盘组，所述主进气管的出口连通多个分支管路的入口，多个分支管路的出口连通至主出气管的入口，主出气管的出口通过管道连通换热器的高压氢气管路入口。
5.如权利要求4所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述加氢机设有温度传感器，实时检测进入加氢机的高压氢气的温度。
6.如权利要求5所述的液氢加氢站调节氢气出口温度的系统，其特征在于所述系统包括控制器，所述控制器分别与压缩机、氢气节流孔板的分支管路上的电磁阀、第二氢气管路上的低...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴健聪，彭峻，朱朝阳，陈汝蒋，沈杰，余梦琦，郑科，陈珺珺，金美花，沈晓露，祝恩泽，孙晗玫，
申请(专利权)人：浙江浙能航天氢能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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