一种加氢综合能源站的制作方法

1.本实用新型涉及氢能技术领域，具体涉及一种加氢综合能源站。


背景技术：

2.随着经济社会的发展，环境污染和生态环境保护形势日趋严峻，迫切需要能源结构的调整，天然气、氢气等绿色清洁能源越来越受到人们的关注。
3.近年来，国内天然气产业链逐步完善，天然气在一次能源消费中的比例逐年提高。lng存储温度低至
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162℃，在lng气化过程中，释放大量的冷量，约为830
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860kj/kg。目前国内lng接收站、卫星站及调峰站，lng的气化过程仍然采用与海水、空气等作为热源换热，伴随大量的冷能资源浪费。1吨lng经换热气化在理论上可利用的冷量约为230kwh。
4.氢能因具有高能量密度以及零碳排放等优点，被认为是未来最有潜力的化石燃料替代者，一直被看作是以氢燃料电池汽车为代表的移动能源领域的“终极方案”。
5.如cn109163214a公开了一种加氢站，加氢站包括：电力供应系统和制氢系统，电力供应系统与制氢系统相连，制氢系统具有用于储存氢气的第一级氢气储罐；加氢系统，加氢系统包括加氢机、第一至第三级加氢支路，第一至第三级加氢支路的进气口端均与第一级氢气储罐的出气口相连，出气口端均与加氢机的进气口相连，第一至第三级加氢支路均可选择性地与加氢机的进气口连通，且满足：p1＜p2＜p3，其中p1、p2、p3分别为第一至第三级加氢支路的出气口端的气压。通过设置多个加氢支路，可以实现多级加注，能够降低能耗，提高加注效率，实现更高效、快速、低成本地进行氢气充装，且多个加氢支路的氢气源至同一个氢气储罐，整个系统的结构简单。
6.wo2020057073a1公开了一种加氢站控制系统、方法以及加氢站，该系统包括：第一压缩机(101)、第二压缩机(102)、第一储罐(201)、检测器以及控制器，其中，所述第一压缩机的排气压力小于所述第一储罐的储气压力，所述第二压缩机的排气压力大于等于所述第一储罐的储气压力，所述第一压缩机和所述第二压缩机连接所述第一储罐，所述检测器用于检测所述第一储罐的压力；所述控制器用于：控制所述第一压缩机对所述第一储罐充气加压；以及在所述第一储罐的压力等于第一预设压力时，控制所述第二压缩机对所述第一储罐充气加压。该系统可以节省压缩机的成本，并降低电耗。
7.但由于氢气具有密度小、液化温度低、爆炸极限范围广等特点，其安全存储成为氢能利用的关键。氢气的存储方式有压缩气体储氢、低温储氢、液态储氢和固体储氢等，国内加氢站目前主要采用压缩气储氢的方式，储氢压力为 35mpa，其体积存储密度约为23kg/m3，与液氢相比(体积存储密度约为70kg/m3) 存储密度较低。若进一步增大储氢压力至70mpa，其存体积储密度也仅为 39kg/m3。若采用液态储氢，需要将氢气温度降低至20k，还要考虑正、仲氢的转化和液氢的自然蒸发，需要消耗大量的液化功。
8.然而，现有技术中的加氢站储氢时仍存在氢储存密度较低，lng使用中冷能浪费的问题。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种加氢综合能源站，可以对外提供多种绿色环保能源，主要包括：天然气、液化天然气、压缩天然气、低温压缩氢气、常温高压氢气，同时提高了氢气的体积存储密度，从而降低氢气的运输成本，解决了液化天然气冷能浪费和压缩气体储氢体积存储密度低的问题。
10.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
11.本实用新型提供了一种加氢综合能源站，所述加氢综合能源站包括：液化天然气供给单元、换热单元、氢气供给单元、天然气收集单元和氢气转送单元；
12.所述液化天然气供给单元和所述换热单元的进液口相连接；
13.所述换热单元的出液口和所述天然气收集单元相连接；
14.所述氢气供给单元的进气口和所述换热单元的进气口相连接；
15.所述换热单元的出气口和所述氢气转送单元相连接。
16.本实用新型中，通过将液化天然气中的高质量冷能采用换热的形式和氢气加注相结合，提高了加注过程中的氢气的体积存储密度，同时获得了多种产品，解决了液化天然气冷能浪费和压缩气体储氢体积存储密度低的问题。
17.作为本实用新型优选的技术方案，所述液化天然气供给单元包括液化天然气储存设备和增压设备；
18.所述增压设备设置于所述天然气储存设备和所述换热单元之间或与所述液化天然气储存设备直接连接进行增压。
19.作为本实用新型优选的技术方案，所述天然气收集单元包括并联设置的液化天然气加注设备和压缩天然气收集设备。
20.所述压缩天然气收集设备包括依次连接的天然气压缩机和压缩天然气加注设备。
21.作为本实用新型优选的技术方案，所述天然气收集单元可替换为调压设备、计量计和加臭装置组成的控制单元为城市官网提供天然气。
22.作为本实用新型优选的技术方案，所述天然气收集单元还包括天然气收集设备，该天然收集设备收集的天然气为液化天然气经换热后得到气化的天然气。
23.作为本实用新型优选的技术方案，所述氢气供给单元包括常温氢气供给设备和/或天然气制氢设备；
24.所述天然气制氢设备中的氢气来自所述压缩天然气收集设备中未压缩的天然气。
25.作为本实用新型优选的技术方案，所述氢气供给单元和所述换热单元之间设置有压缩机。
26.作为本实用新型优选的技术方案，所述氢气转送单元包括氢气加注机或氢气储存装置中的1种。
27.作为本实用新型优选的技术方案，所述氢气加注机和所述换热单元之间设置有低温氢气储罐；
28.所述氢气转送单元为氢气储存装置时包括和所述换热单元分别连接的低温氢气储罐和常温氢气储罐。
29.作为本实用新型优选的技术方案，所述换热单元包括板式换热器和/或管撬式换热器。
30.本实用新型中，制氢设备可以是电解水制氢、天然气制氢、可再生能源制氢等。
31.与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
32.(1)本实用新型中，通过将液化天然气中的高质量冷能采用换热的形式和氢气加注相结合，提高了加注过程中的氢气的体积存储密度，同时获得了多种产品，解决了液化天然气冷能浪费和压缩气体储氢体积存储密度低的问题，所得氢气的温度可降低至
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160℃，存储密度为25
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52kg/cm3。
33.(2)充分利用了lng气化产生的冷量，冷能利用效率高，增加了产品方案，充分利用废弃冷能为氢气存储和加注降温，提高加氢站的存储能力和氢气加注的安全，同时减少加氢站冷却循环装置，节省投资成本和占地面积。
附图说明
34.图1是本实用新型实施例1提供的一种加氢综合能源站的示意图；
35.图2是本实用新型实施例2提供的一种加氢综合能源站的示意图；
36.图3是本实用新型实施例3提供的一种加氢综合能源站的示意图；
37.图中：1
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液化天然气储存设备，2
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增压设备，3
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换热单元，4
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天然气压缩机， 5
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压缩机，6
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低温氢气储罐，7
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常温氢气储罐，8
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控制单元，9
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氢气加注机，10
‑ꢀ
压缩天然气加注设备，11
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天然气制氢设备；
38.101
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常温氢气，102
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低温氢气，103
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液化天然气，104
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压缩天然气，105
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天然气，106
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城市管网，107
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lng汽车，108
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cng汽车。
39.下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
40.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：
41.实施例1
42.本实施例提供一种加氢综合能源站，如图1所示，所述加氢综合能源站包括：液化天然气供给单元、换热单元3、氢气供给单元、天然气收集单元和氢气转送单元；
43.所述液化天然气供给单元和所述换热单元3的进液口相连接；
44.所述换热单元3的出液口和所述天然气收集单元相连接；
45.所述氢气供给单元的进气口和所述换热单元3的进气口相连接；
46.所述换热单元3的出气口和所述氢气转送单元相连接。
47.所述天然气供给单元包括液化天然气储存设备1和增压设备2；
48.所述增压设备2设置于所述液化天然气储存设备1和所述换热单元3之间；
49.所述天然气收集单元包括并联设置的液化天然气加注设备、压缩天然气收集设备；
50.所述压缩天然气收集设备包括依次连接的天然气压缩机4和压缩天然气加注设备10；
51.所述天然气收集单元还包括天然气收集设备；
52.所述氢气供给单元为常温氢气供给设备；
53.所述氢气供给单元和所述换热单元3之间设置有压缩机5；
54.所述氢气转送单元为氢气储存装置，包括和所述换热单元3分别连接的低温氢气储罐6和常温氢气储罐7；
55.所述换热单元3为板式换热器。
56.所得氢气的温度为
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120℃，储存密度为37kg/cm3。
57.实施例2
58.本实施例提供一种加氢综合能源站，如图2所示，所述加氢综合能源站包括：液化天然气供给单元、换热单元3、氢气供给单元、天然气收集单元和氢气转送单元；
59.所述液化天然气供给单元和所述换热单元3的进液口相连接；
60.所述换热单元3的出液口和所述天然气收集单元相连接；
61.所述氢气供给单元的进气口和所述换热单元3的进气口相连接；
62.所述换热单元3的出气口和所述氢气转送单元相连接。
63.所述液化天然气供给单元包括液化天然气储存设备1和增压设备2；
64.所述增压设备2与所述液化天然气储存设备1直接连接进行增压。
65.所述天然气收集单元为调压设备、计量计和加臭装置组成的控制单元为城市官网106提供天然气；
66.所述氢气供给单元为常温氢气供给设备；
67.所述氢气供给单元和所述换热单元3之间设置有压缩机5；
68.所述氢气转送单元为氢气加注机9；
69.所述换热单元3为管撬式换热器。
70.所得氢气的温度为
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160℃，储存密度为50kg/cm3。
71.实施例3
72.本实施例提供一种加氢综合能源站，如图3所示，所述加氢综合能源站包括：液化天然气供给单元、换热单元3、氢气供给单元、天然气收集单元和氢气转送单元；
73.所述液化天然气供给单元和所述换热单元3的进液口相连接；
74.所述换热单元3的出液口和所述天然气收集单元相连接；
75.所述氢气供给单元的进气口和所述换热单元3的进气口相连接；
76.所述换热单元3的出气口和所述氢气转送单元相连接。
77.所述液化天然气供给单元包括液化天然气储存设备1和增压设备2；
78.所述增压设备2设置于所述液化天然气储存设备1和所述换热单元3之间；
79.所述天然气收集单元包括并联设置的液化天然气加注设备、压缩天然气收集设备；
80.所述压缩天然气收集设备包括依次连接的天然气压缩机4和压缩天然气加注设备10；
81.所述氢气供给单元为天然气制氢设备11；
82.所述天然气制氢设备11中的氢气来自所述压缩天然气收集设备中未压缩的天然气；
83.所述氢气供给单元和所述换热单元3之间设置有压缩机5；
84.所述氢气转送单元为氢气加注机9；
85.所述氢气加注机9和所述换热单元3之间设置有低温氢气储罐6；
86.所述换热单元3包括板式换热器管撬式换热器。
87.所得氢气的温度为
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90℃，储存密度为28kg/cm3。
88.本实用新型中，通过将液化天然气中的高质量冷能采用换热的形式和氢气加注相结合，提高了加注过程中的氢气的体积存储密度，同时获得了多种产品，解决了液化天然气冷能浪费和压缩气体储氢体积存储密度低的问题。
89.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
90.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
91.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
92.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。