一种液氢供氢加氢站的制作方法

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1.本实用新型涉及液氢技术领域，尤其是一种液氢供氢加氢站。

背景技术：

2.氢燃料汽车的市场发展依托于加氢基础设施的建设完善以及氢燃料资源的供应保障。截至2022年6月底，全国已建成加氢站超270座。所有建成的商用加氢站，都是采用外供高压气氢加氢站模式，暂无商用液氢加氢站，与国外大约1/3为液氢加氢站的现状呈现不同的发展特征和路线。
3.目前国内加氢站氢气来源，基本都是通过高压长管拖车将高压氢气运至站内，每次只能运输几百公斤，运输成本较高；遇到加注量大的加氢站，氢气卸载频率较高，且传统加氢站一般都是使用高压隔膜机或气驱泵将氢气加压，加压后的氢气进入储氢罐组或瓶组，在加压过程中，氢气温度升高较快，一般需要通过换热器将高温氢气降温后再行进入储氢罐组或瓶组，此换热过程需要用到洁净水，且时间久了换热管路管道内壁容易结垢而影响换热效果；且在同样压力下的储氢密度较小。

技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种运输成本大大降低，且液氢罐的储氢能力远远高于高压长管拖车的储氢能力的液氢供氢加氢站。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液氢供氢加氢站，包括液氢罐真空绝热罐体，液氢罐真空绝热罐体上安装有液氢罐出液管路；
6.所述液氢罐出液管路包括出液管道和液氢增压泵撬，所述液氢罐真空绝热罐体与液氢增压泵撬之间通过出液管道连接，出液管道上安装有第四低温管路安全阀，液氢增压泵撬的输出端通过管道与第二空温式高压气化器连接，第二空温式高压气化器通过管道与流量控制阀组连接，流量控制阀组上分别连接有氢气加注机和储氢罐组或瓶组，气态氢气经过氢气加注机对外加注。
7.进一步的，液氢罐真空绝热罐体底部还安装有液氢罐自增压管路，液氢罐自增压管路包括第一空温式气化器和增压调节阀，所述的第一空温式气化器的一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体的底部出液口连接，第一空温式气化器的另一端通过管道与增压调节阀的一端连接，增压调节阀的另一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体的内胆顶部气相接口连接。
8.进一步的，液氢罐真空绝热罐体与液氢增压泵撬之间设有液氢罐回气管路，液氢罐回气管路包括回气管道，所述回气管道上从左往右依次安装有第一真空手动切断阀、第三低温管路安全阀以及第一真空气控切断阀，回气管道一端的管道内安装有第一真空接头，第一真空接头靠近液氢增压泵撬设置。
9.进一步的，还包括plc控制系统，所述plc控制系统通过线缆分别与第一真空气控切断阀、第二真空气控切断阀、液氢增压泵撬、流量控制阀组以及氢气加注机连接。
10.进一步的，第四低温管路安全阀的左端的出液管道上设有第二真空手动切断阀，第四低温管路安全阀的右端的出液管道上设有第二真空气控切断阀。
11.进一步的，出液管道和回气管道均为真空管道，均包括真空外管和真空内管，所述真空外管与真空内管之间形成真空夹层，真空内管的外表面包覆有真空绝热层。
12.进一步的，出液管道一端的管道内安装有第二真空接头，第二真空接头靠近液氢增压泵撬设置。
13.进一步的，液氢罐真空绝热罐体与第一空温式气化器之间的管道上从右往左依次还安装有第一低温手动切断阀和低温过滤器；第一空温式气化器与增压调节阀之间的管道上安装有第一低温管路安全阀；增压调节阀与液氢罐真空绝热罐体之间的管道上从下往上依次设有第二低温管路安全阀和第二低温手动切断阀。
14.进一步的，第二低温手动切断阀与液氢罐真空绝热罐体之间连接的管道的连接口高于第一低温手动切断阀与液氢罐真空绝热罐体之间连接的管道的连接端口。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型供氢模式为液氢，液氢在商业化后，运输成本大大降低，且液氢罐的储氢能力远远高于高压长管拖车的储氢能力；液氢通过加压气化后得到的高压气氢温度要低于环境温度，无需再行冷却即可进入储氢罐组或储氢瓶组，且同样压力下的储氢密度更高。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
17.图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图；
18.图中：1.第一低温手动切断阀，2.低温过滤器，3.第一空温式气化器，4.第一低温管路安全阀，5.增压调节阀，6.第二低温管路安全阀，7.第二低温手动切断阀，8.液氢罐真空绝热罐体，9.第一真空手动切断阀，10.第三低温管路安全阀，11.第一真空气控切断阀，12.第一真空接头，13.第二真空手动切断阀，14.第四低温管路安全阀，15.真空绝热层，16.第二真空气控切断阀，17.第二真空接头，18.液氢增压泵撬，19.第二空温式高压气化器，20.流量控制阀组，21.氢气加注机，22.储氢罐组或瓶组，23.plc控制系统。
具体实施方式
19.现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
20.如图1所示的一种液氢供氢加氢站，包括液氢罐真空绝热罐体8，液氢罐真空绝热罐体8上安装有液氢罐出液管路；
21.所述液氢罐出液管路包括出液管道和液氢增压泵撬18，所述液氢罐真空绝热罐体8与液氢增压泵撬18之间通过出液管道连接，出液管道一端的管道内安装有第二真空接头17，第二真空接头17靠近液氢增压泵撬18设置；出液管道上安装有第四低温管路安全阀14，液氢增压泵撬18的输出端通过管道与第二空温式高压气化器19连接，增压泵撬18可以将液氢罐内流出的低压液氢压力提高到设置的高压压力；第二空温式高压气化器19通过管道与流量控制阀组20连接，流量控制阀组20上分别连接有氢气加注机21和储氢罐组或瓶组22，
流量控制阀组20可以将气化后的高压氢气按顺序依次进入高中低压储氢罐组或瓶组22，并使得储氢罐组或瓶组22按低中高压的顺序通过氢气加注机21对外加注，从而降低能耗，提高加注效率。
22.另外，液氢罐真空绝热罐体8底部还安装有液氢罐自增压管路，液氢罐自增压管路的设计可以既解决了液氢罐真空绝热罐体8因连续出液罐内压力维持问题，又解决了液氢罐真空绝热罐体8长时间不用，安全阀开启前罐内气体压力高需要排放问题，从而维持罐内压力在一个合理的区间；液氢罐自增压管路包括第一空温式气化器3和增压调节阀5，所述的第一空温式气化器3的一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体8的底部出液口连接，第一空温式气化器3的另一端通过管道与增压调节阀5的一端连接，增压调节阀5的另一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体8的内胆顶部气相接口连接。
23.其中，第一空温式气化器3和第二空温式高压气化器19的设置可以将液态氢气转变为气态氢气而无需额外能源输入。
24.同时，液氢罐真空绝热罐体8与第一空温式气化器3之间的管道上从右往左依次还安装有第一低温手动切断阀1和低温过滤器2；
25.第一空温式气化器3与增压调节阀5之间的管道上安装有第一低温管路安全阀4；
26.增压调节阀5与液氢罐真空绝热罐体8之间的管道上从下往上依次设有第二低温管路安全阀6和第二低温手动切断阀7。
27.第二低温手动切断阀7与液氢罐真空绝热罐体8之间连接的管道的连接口高于第一低温手动切断阀1与液氢罐真空绝热罐体8之间连接的管道的连接端口，此结构的设置更有利于气化后的氢气进入液氢罐真空绝热罐体8的气相空间。
28.液氢罐真空绝热罐体8与液氢增压泵撬18之间设有液氢罐回气管路，液氢罐回气管路包括回气管道，所述回气管道上从左往右依次安装有第一真空手动切断阀9、第三低温管路安全阀10以及第一真空气控切断阀11，回气管道一端的管道内安装有第一真空接头12，第一真空接头12靠近液氢增压泵撬18设置。
29.还包括plc控制系统23，plc控制系统23可以连续监测液氢增压泵撬18中液氢增压泵前后温度、压力等参数及监控液氢增压泵撬18中液氢增压泵的工作状态并达到自动启停要求，满足管路系统中各气控阀门的逻辑控制及自动启停。所述plc控制系统23通过线缆分别与第一真空气控切断阀11、第二真空气控切断阀16、液氢增压泵撬18、流量控制阀组20以及氢气加注机21连接。
30.第四低温管路安全阀14的左端的出液管道上设有第二真空手动切断阀13，第四低温管路安全阀14的右端的出液管道上设有第二真空气控切断阀16。
31.出液管道和回气管道均为真空管道，可以确保液氢泵撬18进液及回气的顺畅，避免液氢泵撬18中增压泵进液及回气管路大量bog及气液两相流的产生而影响泵的正常工作，延长液氢泵撬18中增压泵的使用寿命；均包括真空外管和真空内管，所述真空外管与真空内管之间形成真空夹层，真空内管的外表面包覆有真空绝热层15。所述真空绝热层15包括铝箔层和绝热纸层，所述铝箔层与绝热纸层之间交替铺设，铝箔层用以减少真空管道内的辐射，绝热纸层用以减少铝箔层之间的热传递，热量从外向内逐层减弱。
32.在出液和回气时，第一低温手动切断阀1和第二低温手动切断阀7处于关闭状态。
33.出液工作过程：
34.液氢罐真空绝热罐体8中的液氢流入出液管道后进入到液氢增压泵撬18中，将低压液氢压力提高到设置的高压压力，液氢增压泵撬18中的高压液氢流入到第二空温式高压气化器19中，将高压液态氢气转化为高压气态氢气，高气态氢气按顺序依次进入高中低压储氢罐组或瓶组22，使用时，储氢罐组或瓶组22按低中高压的顺序通过氢气加注机21对外加注。
35.回气工作过程：
36.液氢增压泵撬18中增压泵头处保冷效果略差，部分液氢受热气化，此部分气体及出液管路中bog气体经过回气管道流入到液氢罐真空绝热罐体8内。
37.自增压工作过程：
38.当液氢罐真空绝热罐体8在持续出液时，罐内压力降到增压调节阀5设定压力时，增压调节阀5自动开启；液氢罐真空绝热罐体8内的液氢流入管道，经过第一低温手动切断阀1后流入低温过滤器2进行过滤，过滤后的液氢进入第一空温式气化器3，将液态氢气转化为气态氢气，经由增压调节阀5、第二低温手动切断阀7进入到液氢罐真空绝热罐体8内，进入液氢罐真空绝热罐体8顶部的气相空间；当液氢罐内压力达到所需连续出液压力时，增压调节阀5自动关闭。
39.当液氢罐真空绝热罐体8在持续出液罐内压力稳定时，第一低温手动切断阀1和第二低温手动切断阀7关闭。
40.与此同时，增压调节阀5的作用是当液氢贮罐内氢气压力降低到增压调节阀5设定所属输出的值，它是一个常开阀。
41.第一低温管路安全阀4、第二低温管路安全阀6、第三低温管路安全阀10、第四低温管路安全阀14均提前设定管道压力数值，当管道内的压力超过设定数值时自动开启。
42.此外，在液氢站工作期间，第一真空手动切断阀9和第二真空手动切断阀13均为常开状态，液氢增压泵撬18中增压泵启动前，第一真空气控切断阀11、第二真空气控切断阀16开启；当液氢增压泵撬18中增压泵不工作时，第一真空气控切断阀11、第二真空气控切断阀16关闭。
43.以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

技术特征：

1.一种液氢供氢加氢站，包括液氢罐真空绝热罐体(8)，其特征在于：所述的液氢罐真空绝热罐体(8)上安装有液氢罐出液管路；所述液氢罐出液管路包括出液管道和液氢增压泵撬(18)，所述液氢罐真空绝热罐体(8)与液氢增压泵撬(18)之间通过出液管道连接，出液管道上安装有第四低温管路安全阀(14)，液氢增压泵撬(18)的输出端通过管道与第二空温式高压气化器(19)连接，第二空温式高压气化器(19)通过管道与流量控制阀组(20)连接，流量控制阀组(20)上分别连接有氢气加注机(21)和储氢罐组或瓶组(22)，气态氢气经过氢气加注机(21)对外加注。2.如权利要求1所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的液氢罐真空绝热罐体(8)底部还安装有液氢罐自增压管路，液氢罐自增压管路包括第一空温式气化器(3)和增压调节阀(5)，所述的第一空温式气化器(3)的一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体(8)的底部出液口连接，第一空温式气化器(3)的另一端通过管道与增压调节阀(5)的一端连接，增压调节阀(5)的另一端通过管道与液氢罐真空绝热罐体(8)的内胆顶部气相接口连接。3.如权利要求1所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的液氢罐真空绝热罐体(8)与液氢增压泵撬(18)之间设有液氢罐回气管路，液氢罐回气管路包括回气管道，所述回气管道上从左往右依次安装有第一真空手动切断阀(9)、第三低温管路安全阀(10)以及第一真空气控切断阀(11)，回气管道一端的管道内安装有第一真空接头(12)，第一真空接头(12)靠近液氢增压泵撬(18)设置。4.如权利要求1所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：还包括plc控制系统(23)，所述plc控制系统(23)通过线缆分别与第一真空气控切断阀(11)、第二真空气控切断阀(16)、液氢增压泵撬(18)、流量控制阀组(20)以及氢气加注机(21)连接。5.如权利要求1所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的第四低温管路安全阀(14)的左端的出液管道上设有第二真空手动切断阀(13)，第四低温管路安全阀(14)的右端的出液管道上设有第二真空气控切断阀(16)。6.如权利要求3所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的出液管道和回气管道均为真空管道，均包括真空外管和真空内管，所述真空外管与真空内管之间形成真空夹层，真空内管的外表面包覆有真空绝热层(15)。7.如权利要求1所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的出液管道一端的管道内安装有第二真空接头(17)，第二真空接头(17)靠近液氢增压泵撬(18)设置。8.如权利要求2所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的液氢罐真空绝热罐体(8)与第一空温式气化器(3)之间的管道上从右往左依次还安装有第一低温手动切断阀(1)和低温过滤器(2)；第一空温式气化器(3)与增压调节阀(5)之间的管道上安装有第一低温管路安全阀(4)；增压调节阀(5)与液氢罐真空绝热罐体(8)之间的管道上从下往上依次设有第二低温管路安全阀(6)和第二低温手动切断阀(7)。9.如权利要求8所述的一种液氢供氢加氢站，其特征在于：所述的第二低温手动切断阀(7)与液氢罐真空绝热罐体(8)之间连接的管道的连接口高于第一低温手动切断阀(1)与液氢罐真空绝热罐体(8)之间连接的管道的连接端口。

技术总结

本实用新型涉及液氢技术领域，尤其是一种液氢供氢加氢站。液氢罐真空绝热罐体上安装有液氢罐出液管路；液氢罐真空绝热罐体与液氢增压泵撬之间通过出液管道连接，出液管道上安装第四低温管路安全阀，液氢增压泵撬的输出端通过管道与第二空温式高压气化器连接，第二空温式高压气化器通过管道与流量控制阀组连接，流量控制阀组上分别连接有氢气加注机和储氢罐组或瓶组，气态氢气经过氢气加注机对外加注。供氢模式为液氢，运输成本降低，且液氢罐的储氢能力远远高于高压长管拖车的储氢能力；液氢通过加压气化后得到的高压气氢温度要低于环境温度，无需再行冷却即可进入储氢罐组或储氢瓶组。瓶组。瓶组。