一种多级加氢站的制作方法

本申请涉及加氢设备领域，尤其涉及一种多级加氢站。

背景技术：

全国两会《关于2019年国民经济和社会发展计划执行情况与2020年国民经济和社会发展计划草案的报告》在2020年国民经济和社会发展计划的主要任务中提出，制定国家氢能产业发展战略规划。支持新能源汽车、储能产业发展，推动智能汽车创新发展战略实施。

加氢站等加氢基础设施是链接上游氢气制备和下游氢能汽车应用的关键环节，是制约氢能产业的发展关键所在，现有技术中的加氢站的智能化程度普遍还不够完善，导致在进行不同的压强的氢气加氢时，操作流程较为麻烦，导致成本较高。

技术实现要素：

本申请的目的是多级加氢，实现加氢站的不同压强的氢气输出。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多级加氢站，其中，包括：

用于对外接氢气卸载的卸气系统，所述卸气系统与储氢系统连接，在所述卸气系统与储氢系统之间设有压缩机系统，卸载的氢气经过压缩机系统加压后输送至储氢系统存储，所述卸气系统和储氢系统均与多个加氢机连接，对多个加氢机输送不同压强的氢气，并通过加氢机输出氢气。

本申请上述方案，通过卸气系统对外接氢气进行卸载，可以直接输送至加氢机，也可以通过压缩机系统对氢气进行加压后存储至储氢系统中，再进行后续的氢气输出，还可以加压后直接输出至加氢机进行输出，实现了不同的压强的氢气的输出，适用范围广，一套设备实现多种压强的氢气输出，节约了成本。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述压缩机系统连接有换热系统，用于对加压后的氢气进行冷却。

本申请上述方案，为了保证加压后的氢气满足供气需求，增加换热系统，对加压后的氢气进行冷却，从而确保加压后的氢气符合供气要求的温度，保证供气效率。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述压缩机系统包括多个压缩机，卸载的氢气通过1个或多个压缩机加压，输出不同的压强的氢气。

本申请上述方案，进一步的提高适用范围，实现不同压强的氢气供应需求，所述压缩机系统包括多个压缩机，可以通过1个或多个压缩机进行氢气加压，实现不同的压强的氢气供应。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述换热系统包括多个换热器，每个换热器与一个压缩机对应设置。

本申请上述方案，通过换热系统对加压后的氢气进行冷却，因此，与压缩机对应的，换热系统包括多个换热器，每个换热器与一个压缩机对应设置，在经过压缩机加压后的氢气，会通过换热器进行冷却后输出，保证供气时的温度需求。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述换热系统还包括高压氢气预冷装置，对预设压强的高压氢气进行冷却后，输出至对应的加氢机中。

本申请上述方案，实现多级的不同压强的氢气供应，为了进一步的保证供气需求，在压缩机对氢气进行加压后，达到预设的压强时，为避免高压强时充气过快出现危险，因此，本申请通过高压氢气预冷装置对高压氢气进一步的冷却，从而保证供气需求以及供气安全。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述多级加氢站还包括：吹扫系统，用于对管道吹扫，进行介质置换，替换管道内的氢气。

本申请上述方案，在进行多级加氢站的维护时，需要置换掉供气管道内的氢气，一方面保证安全，同时也方便进行管道清理，通过吹扫系统，对管道吹扫，进行管道内的介质置换，替换掉管道内的氢气，使吹扫系统中的介质填充管道，方便对管道进行清理。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述吹扫系统为氮气吹扫系统，通过所述氮气吹扫置换管道内的氢气。

本申请上述方案，通过氮气来进行管道内的氢气置换，替换掉管道内的氢气，由于氮气的化学性质相较于氢气来说不活泼，从而保证了安全性，便于进行管道维护。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述多级加氢站还包括：集中控制系统，与所述卸气系统、压缩机系统以及换热系统连接，用于对所述多级加氢站进行集中控制。

本申请上述方案，通过集中控制系统，对卸气系统、压缩机系统以及换热系统进行集中控制，一方面可以提供各个系统的供给需求，另一方面可监控加氢站，保证安全性。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述集中控制系统包括冷水机，所述冷水机与所述的多个换热器连接，对所述换热器提供冷源。

本申请上述方案，通过集中控制系统可以对加氢站进行集中控制，为了保证换热器的智能运转，所述集中控制系统包括冷水机，对所述换热器提供冷源，可以实现集中控制，提高自动化程度。

可选的，所述的多级加氢站，其中，所述集中控制系统还包括冷冻机，所述冷冻机与所述的高压氢气预冷装置连接，对所述高压氢气预冷装置提供冷源，保证高压充气时的使用安全

本申请上述方案，为了保证高压氢气预冷装置的智能运转，所述集中控制系统包括冷冻机，对所述高压氢气预冷装置提供冷源，可以实现集中控制，提高自动化程度。

综上所述，本申请公开了一种多级加氢站，其中，包括：用于对外接氢气卸载的卸气系统，所述卸气系统与储氢系统连接，在所述卸气系统与储氢系统之间设有压缩机系统，卸载的氢气经过压缩机系统加压后输送至储氢系统存储，所述卸气系统和储氢系统均与多个加氢机连接，对多个加氢机输送不同压强的氢气，并通过加氢机输出氢气，本申请通过卸载系统对氢气卸载，经过压缩机系统进行加压，可直接输送初始氢气或加压后的氢气，实现不同的压强的氢气输出，一套设备实现多种压强的氢气输出，操作方便，降低了成本。

附图说明

图1是本申请所述多级加氢站的结构示意。

图2是本申请所述多级加氢站的多级加氢的传输回路的示意图。

附图标记：1、卸气系统；2、储氢系统；3、压缩机系统；31、压缩机；4、加氢机；5、换热系统；51、换热器；52、高压氢气预冷装置；6、吹扫系统；7、集中控制系统；71、冷水机；72、冷冻机；73、防爆配电柜；74、防爆控制系统；75、防爆液压站；8、安全消防系统。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请公开了一种多级加氢站，能够实现不同的压强的氢气加注，本申请实施例中，参照图1，为本申请所述多级加氢站的结构示意。本申请所述多级加氢站包括：用于对外接氢气卸载的卸气系统1，所述卸气系统1与储氢系统2连接，在所述卸气系统1与储氢系统2之间设有压缩机系统3，卸载的氢气经过压缩机系统3加压后输送至储氢系统2存储，所述卸气系统1和储氢系统2均与多个加氢机4连接，对多个加氢机4输送不同压强的氢气，并通过加氢机4输出氢气。

本申请实施例中，能够实现不同的压强的氢气加注，以长管拖车为例，在长管拖车输出原始氢气时，需要对氢气进行卸载，本申请中，通过卸载系统对氢气进行卸载，卸载后的氢气可以直接注入加氢机4，实现原始氢气的加注，例如20mpa的氢气加注，在需要更高压强的氢气加注时，需要对原始氢气进行加压，因此，通过压缩机系统3，对氢气进行加压，为了保证加氢机4的氢气压强的稳定，会将加压后的氢气注入储氢系统2进行存储，再注入加氢机4中，直至加氢机4的压力与储氢系统2压力一致，此时达到相对稳定，如果稳定后的压力仍未达到预设压力，需要进一步的加压，因此，再通过压缩机系统3输出加压后的氢气至加氢机4，直至压力达到预设值，本申请，卸载的氢气经过压缩机系统3加压后可直接输出至加氢机4，也可以输出至储氢系统2存储，从而能够实现多级加氢，从而保证加氢的准度和稳定性。并且基于所述的多级加氢站，本申请实施例中，所述压缩机系统3包括多个压缩机31，卸载的氢气通过1个或多个压缩机31加压，输出不同的压强的氢气，本申请较佳实施例中，所述压缩机31采用液驱氢气压缩机对氢气进行增压；液压驱动氢气压缩机相比于隔膜压缩机最突出的优势是：

--适合重载连续运行；

--可以频繁启动，随时启停；

本申请前述方案提到了，通过压缩机系统3，对氢气进行加压，而加压过程中，会产生一定的热量，而氢气随着温度的升高，化学性质活泼，容易造成安全隐患，同时也不满足加氢需求，因此，基于上述问题，本申请实施例中，所述的多级加氢站，其中，所述压缩机系统3连接有换热系统5，用于对加压后的氢气进行冷却。

本申请实施例中，优选压缩机系统3连接有换热系统5，并且进一步的，所述的多级加氢站，其中，所述换热系统5包括多个换热器51，每个换热器51与一个压缩机31对应设置。

本申请实施例中，通过换热系统5对加压后的氢气进行冷却，由于多个压缩机31进行多级加压，因此对加压后氢气进行冷却时，需要与压缩机31对应，实施例优选换热系统5包括多个换热器51，每个换热器51与一个压缩机31对应设置，在经过压缩机31加压后的氢气，会通过换热器51进行冷却后输出，保证供气时的温度需求。

本申请实施例中，实现多级的加压，从而实现不同压强的氢气输出，在每一级的加压后，均需要进行冷却后再进行输出，但是对于经过多级加压后，也就是高压氢气输出时，通过压缩机31的冷却，可能不足以满足冷却需求，而高压氢气的温度过高容易产生安全隐患，因此，基于上述问题，本申请实施例中，所述换热系统5还包括高压氢气预冷装置52，对预设压强的高压氢气进行冷却后，输出至对应的加氢机4中。

本申请在具体实施时，为避免高压强时充气过快出现危险，优选通过高压氢气预冷装置52对70mpa高压氢气进一步的冷却，从而保证供气需求以及供气安全，保证了供气的温度需求，同时也保证了氢气稳定性，保障了安全性。

本申请实施例中，所述加氢站还需要进行定期维护，基于上述问题，本申请实施例中，所述多级加氢站还包括：吹扫系统6，用于对管道吹扫，进行介质置换，替换管道内的氢气。

本申请实施例中，在进行多级加氢站的维护时，需要置换掉供气管道内的氢气，一方面保证安全，同时也方便进行管道清理，通过吹扫系统6，对管道吹扫，进行管道内的介质置换，替换掉管道内的氢气，使吹扫系统6中的介质填充管道，方便对管道进行清理。并且较佳实施例中，所述吹扫系统6为氮气吹扫系统，通过所述氮气吹扫置换管道内的氢气。本申请实施例中，通过氮气来进行管道内的氢气置换，替换掉管道内的氢气，由于氮气的化学性质相较于氢气来说不活泼，从而保证了安全性，便于进行管道维护。

本申请实施例中，前述方案已经提到了，能够对氢气进行多级加压，从而实现不同的压强的氢气输出，并且通过压缩机系统3进行加压，通过换热系统5进行冷却，因此，为了实现上述各个系统的控制，以及实现安全防护，优选所述的多级加氢站，所述多级加氢站还包括：集中控制系统7，与所述卸气系统1、压缩机系统3以及换热系统5连接，用于对所述多级加氢站进行集中控制。所述集中控制系统7用于对加氢站集中控制，可以实现对例如换热器51、压缩机31等的控制，本申请实施例中，所述集中控制系统7包括冷水机71以及冷冻机72，通过冷水机71对所述换热器51提供冷源，通过所述冷冻机72对所述高压氢气预冷装置52提供冷源，由于高压氢气预冷装置52是对高压氢气进行冷却，因此，相较于冷水机71，需要更快的进行氢气冷却，因此，采用冷冻机72，对所述高压氢气预冷装置52提供冷源。

本申请中，所述集中控制系统7中，除了包括冷水机71以及冷冻机72外，还包括防爆配电柜73、防爆控制系统74以及防爆液压站75，对整个加氢站进行集中控制和防护，整个加氢站采用撬装箱体分区隔离设计，加氢机4、氢气的加压以及防爆液压站按照i区iic类防爆等级设计，主要元件防爆形式采用隔爆式。集中控制系统7设于控制箱内，按照i区ii类防爆形式采用隔爆增安式，控制系统采用高可靠的集散式控制系统（dcs系统），包括设备自控系统、安全监控系统、加氢机4控制系统，可实现对整个加氢站的集中监视、管理和自动控制，确保系统安全、可靠、稳定的运行。控制系统具备流程控制、仪表数据采集和状态监测等功能，根据设定的程序实现整个工艺流程的自动化控制，具备自诊断和防误操作保护功能。

各种自动控制阀的顺序控制；加氢压力顺序控制；增压系统的高压、低压报警和超限停机；液压站的油压过高、过低、油温过高报警；冷却系统的温度压力或流量报警；氢气浓度和事故排风风机的联锁控制。

控制器为硬件热备冗余，cpu模块、电源模块和通信接口都采用冗余配置，冗余功能实现不需要通过编程或软件设置方式，主备cpu之间能够无扰动自动切换，即使出现故障也可保证设备在有效控制下实现不间断运行。

dcs控制系统在鲁棒性、高性能、可测性、可靠性、可维护性、稳定性和可操作性等方面性能都有了显著的提高。

并且，所述集中控制系统7中，采用ups供电，避免集中控制系统7的掉电关闭。

前述方案已经提到了，优选通过氮气吹扫系统对管道内的氢气进行置换，从而方便维修。

本申请实施例中，还公开了多种压强的加氢方法，参阅图2，为多种压强的氢气加氢的传输回路的示意图，具体的以20mpa，35mpa以及70mpa为例，本申请实施例中，压缩机31优选为液驱氢气压缩机，并且两个压缩机31为固定压强的氢气输出，一个为固定45mpa输出，一个是固定90mpa输出，分级加氢，能够保证安全性。

在进行20mpa加氢时，由于长管拖车的氢气初始压强即为20mpa，因此，在实现20mpa的氢气加注时，直接通过加氢管道连接长管拖车以及加氢机4，长管拖车直接对加氢机4进行加注，实现20mpa的氢气加注。

在进行35mpa加氢时，氢气分三级顺序进入加氢机4；

第一级加氢，由卸气系统1直接将长管拖车氢气经加氢管道直接送入加氢机4，直至车载储氢瓶的压力和长管拖车压力平衡，自动启动第二级加氢；

第二级加氢，由储氢罐直接经加氢管道给加氢机4加氢，直至车载储氢瓶压力和储氢罐压力平衡，若车载储氢瓶压力低于设定压力，自动启动第三级加氢；这里的设定压力则为35mpa对应的压力，低于预设压力则表示，车载储氢瓶的氢气压强要小于35mpa，还需要加压，因此，开启第三级加氢；

第三级加氢，压缩机31启动，将长管拖车内的氢气增压后再冷却后，继续按照45mpa的氢气输出，经加氢管道送入加氢机4，从而最终使车载储氢瓶的压力达到预设压力。

在进行70mpa高压加氢时，同样的，分三级顺序进入加氢机4；

第一级加氢，由卸气系统1直接将长管拖车氢气经加氢管道送入加氢机4，直至车载储氢瓶压力和长管拖车压力平衡，自动启动第二级加氢；

第二级加氢，由储氢罐直接经加氢管道给加氢机4加氢，直至车载储氢瓶压力和储氢罐压力平衡，若车载储氢瓶压力低于设定压力，自动启动第三级加氢；

第三级加氢，液驱压缩机同时启动，两个压缩机31同时开启，提供较高的进气压力，从而将大排量高压氢气经加氢管道送入加氢机4。

本申请实施例中，还包括安全消防系统8，具体的包括防爆照明灯、氢气浓度报警器、火焰报警探测器、自然排气和事故排风风机、消防灭火器等。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。