一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体及使用方法与流程

1.本发明涉及撬体，具体涉及一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体及使用方法。


背景技术：

2.氢能以来源广、能效高、可再生、燃烧产物零污染等优点，正成为世界主要发达经济体和国家能源创新与再工业化的焦点。近年来，美国、日本、中国、韩国、欧盟等都制定了氢能发展战略，大力开发氢能汽车，积极推进加氢站等氢能基础设置的建设。
3.在氢能产业基础设施的建设过程中，氢能装备安装形式可分为固定式与撬装式。其中，撬装式设备具有集成度高、运输方便、使用寿命长、便于安装等优势，我国现有的氢能装备安装大多采用这一种。然而，因氢气具有密度小、扩散快、易泄漏、燃烧爆炸范围宽等特性，在封闭的撬装式设备中极易引发氢富集问题，面临着较高的安全风险，造成火灾、爆炸等异常事故。
4.中国专利cn113390016a公开了一种撬装式加氢站及其充惰保护方法，在撬装式加氢站中设置充惰保护装置，当加氢站撬体内部发生泄漏时，通过向加氢站撬体内快速充入惰性气体，迅速降低氢气浓度。中国专利cn113390015a公开了一种撬装式加氢站及其微正压保护方法，通过在撬装式加氢站内设置微正压保护系统，使加氢站撬体的封闭空间内维持稳定的微正压，从本质上杜绝可燃性氢气气氛的形成以及氢火焰、氢爆炸等极端事故的发生。
5.但现有技术存在以下缺点：
6.1、无论是充惰保护装置还是微正压保护方法，均须在撬体内充注大量的惰性气体，因此需要为设备配备稳定的气源，因此对设备放置场地有一定要求。
7.2、微正压保护方法对撬体耐压能力有一定要求，且不适用于表面有孔、洞的撬体，与此同时，检测的气体压力不是氢气或氧气的分压，而是撬体内混合气体的表压，从而影响撬体内压力与氢气浓度、氧气浓度的正相关性。
8.因此，需要对现有技术进行改进。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是提供一种高效的一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体。
10.为解决上述技术问题，本发明提供一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体，包括撬体主体；
11.所述撬体主体的内腔通过隔板分隔成第一内腔和第二内腔；
12.所述撬体主体前侧面设置有正门；正门包括与第一内腔配合使用的第一正门及与第二内腔配合使用的第二正门；
13.所述撬体主体的两侧面分别设置有侧门，两个侧门分别与第一内腔和第二内腔配合使用；
14.所述撬体主体顶部为顶盖，顶盖上设置有与第一内腔和第二内腔连通的排空风机，排空风机包括第一排空风机和第二排空风机；
15.所述撬体主体底部为底座；
16.所述撬体主体上设置有开闭控制器；开闭控制器包括第一开闭控制器、第二开闭控制器和第三开闭控制器；
17.所述第一开闭控制器安装在第一正门上，控制第一正门的开启关闭；
18.所述第二开闭控制器安装在第二正门上，控制第二正门的开启关闭；
19.所述第三开闭控制器安装在侧门上，控制侧门的开启关闭；第三开闭控制器的数量为两个，与两个侧门一一对应；
20.所述第一内腔和第二内腔内部设置有氢浓度传感器。
21.作为对本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的改进：
22.所述氢浓度传感器包括第一氢浓度传感器和第二氢浓度传感器，第一氢浓度传感器和第二氢浓度传感器分别安装在撬体主体的第一内腔和第二内腔中；第一氢浓度传感器和第二氢浓度传感器的数量均为两个。
23.作为对本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的改进：
24.在第一内腔和第二内腔中，其中一个氢浓度传感器设置在最靠近氢气管路密集区的顶角处；另一个氢浓度传感器设置在撬体隔板中点处；两个氢浓度传感器均设置在撬体主体内腔顶部。
25.本发明还提供一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体使用方法，包括以下步骤：
26.步骤1：氢浓度传感器检测内腔中的氢气含量；执行步骤2；
27.步骤2：根据步骤1各氢浓度传感器检测值检测到的撬体内氢气含量以及预设的氢气含量上限值进行判断，如果步骤1存在检测到的撬体内氢气含量≥氢气含量上限值，则执行步骤3；如果步骤1检测到的撬体内氢气含量均＜氢气含量上限值，则返回步骤1；
28.步骤3：开闭控制器控制该内腔相应的正门和侧门打开，氢浓度传感器检测内腔中的氢气含量，执行步骤4；
29.步骤4：根据步骤3的检测到的撬体内氢气含量以及预设的氢气含量下限值进行判断，如果步骤3两个传感器检测到的撬体内氢气含量均＜氢气含量下限值，则执行步骤5；如果步骤3存在检测到的撬体内氢气含量≥氢气含量下限值，则返回步骤3；
30.步骤5：开闭控制器控制门关闭，重新执行步骤1。
31.作为对本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的使用方法的改进：
32.在步骤3中：
33.在内腔内仅有一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量上限值，另一个氢浓度传感器检测值小于氢气含量下限值时，控制门的开度为50％，门打开一半；
34.在内腔内一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量上限值，另一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量下限值时，控制门的开度为100％，门完全打开；
35.在内腔内两个氢浓度传感器检测值均大于等于氢气含量上限值时，控制门的开度为100％，门完全打开。
36.作为对本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的使用方法的改进：
37.门打开之后同时打开排空风机，排空风机以2m/s运行，直至两个氢浓度传感器检
测值均达到上限值的20％以下，关闭排空风机，继续打开门15分钟，执行后续步骤4。
38.本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的技术优势为：
39.本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的通过在氢能装备撬体上增加电控系统，将原有的手动开关门改造为电动开关门，电控系统与撬体内氢浓度传感器联锁，当空气中氢气含量高于1％(体积分数)时，控制系统控制撬体门打开，利用氢气密度小、扩散性强等特性，配合撬体风机或自然通风实现氢气排空；当空气中氢气含量低于0.4％(体积分数)时，控制系统控制撬体门关闭，从而消除氢能装备氢富集问题，规避氢气燃烧、爆炸、爆轰等事故。
40.本发明改变了现有氢能装备的撬体的控制性质，从手动控制变为电动控制，智能化及可靠性程度更高；
41.本发明结合固定式与撬装式的优点，利用撬体的开闭来调控氢能装备的氢气浓度。
42.与现有技术相比，本发明的使用，提高了氢能装备的适用性与经济性，无须再配备额外的惰性气体气源。
43.与现有技术相比，本发明的使用，提高了氢气浓度的控制精度和控制效果，一旦浓度偏高及打开撬体门，利用氢气本身的特性达到系统内氢浓度。
附图说明
44.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
45.图1是本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的结构示意图；
46.图2是本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的使用方法流程示意图。
具体实施方式
47.下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
48.实施例1、一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体，如图1所示，包括矩形的撬体主体1；
49.撬体主体1的内腔通过隔板分隔成第一内腔和第二内腔；
50.撬体主体1前侧面设置有正门；正门包括与第一内腔配合使用的第一正门2a及与第二内腔配合使用的第二正门2b；
51.撬体主体1的两侧面分别设置有侧门7，两个侧门7分别与第一内腔和第二内腔配合使用；
52.撬体主体1顶部为顶盖6，顶盖6上设置有与其内部连通的排空风机，排空风机包括第一排空风机5a和第二排空风机5b。
53.撬体主体1底部为底座8。
54.撬体主体1上设置有开闭控制器；开闭控制器包括第一开闭控制器4a、第二开闭控制器4b和第三开闭控制器4c；
55.第一开闭控制器4a安装在第一正门2a上，控制第一正门2a的开启关闭；
56.第二开闭控制器4b安装在第二正门2b上，控制第二正门2b的开启关闭；
57.第三开闭控制器4c安装在侧门7上，控制侧门7的开启关闭；第三开闭控制器4c的数量为两个，与两个侧门7一一对应。
58.撬体主体1内部设置有氢浓度传感器，氢浓度传感器包括第一氢浓度传感器4a和第二氢浓度传感器4b，第一氢浓度传感器4a和第二氢浓度传感器4b分别安装在撬体主体1的第一内腔和第二内腔中；第一氢浓度传感器4a和第二氢浓度传感器4b的数量均为两个，即为第一内腔和第二内腔中均安装有两个氢浓度传感器。
59.在第一内腔和第二内腔中，其中一个氢浓度传感器设置在最靠近氢气管路密集区的顶角处(撬体门关闭时，内腔最可能发生氢浓度超标的地方)；另一个氢浓度传感器设置在撬体隔板中点处(撬体门打开时，内腔最可能发生氢浓度超标的地方)；两个氢浓度传感器均设置在撬体主体1内腔顶部。
60.本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体通过在氢能装备撬体上增加电控系统，将原有的手动开关门改造为电动开关门，电控系统与撬体内氢浓度传感器联锁；
61.当氢浓度传感器测得空气中氢气含量高于上限值时，开闭控制器控制撬体正门2、侧门7打开，利用氢气密度小、扩散性强等特性，配合撬体风机或自然通风实现氢气排空；当氢浓度传感器测得空气中氢气含量低下限值时，开闭控制器控制撬体正门2、侧门7关闭，从而消除氢能装备氢富集问题，规避氢气燃烧、爆炸、爆轰等事故。
62.具体控制方法如下所示，包括以下步骤(两个内腔的浓度控制互相独立，此处以第一内腔的控制为例)：
63.步骤1：氢浓度传感器检测内腔中的氢气含量；
64.步骤2：根据步骤1各氢浓度传感器检测值检测到的撬体内氢气含量以及预设的氢气含量上限值进行判断，如果步骤1存在检测到的撬体内氢气含量≥氢气含量上限值，则执行步骤3；如果步骤1检测到的撬体内氢气含量均＜氢气含量上限值，则返回步骤1；
65.步骤3：开闭控制器控制该内腔相应的正门和侧门7打开，氢浓度传感器重新检测内腔中的氢气含量，执行步骤4；
66.在内腔内仅有一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量上限值，另一个氢浓度传感器检测值小余氢气含量下限值时，控制门的开度为50％，门打开一半；
67.在内腔内一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量上限值时，另一个氢浓度传感器检测值大于等于氢气含量下限值时，控制门的开度为100％，门完全打开；
68.在内腔内两个氢浓度传感器检测值均大于等于氢气含量上限值时，控制门的开度为100％，门完全打开。
69.门打开之后同时打开排空风机，排空风机以2m/s运行，直至两个氢浓度传感器检测值均达到上限值的20％以下，关闭排空风机，继续打开门15分钟，执行后续步骤4。
70.步骤4：根据步骤3的检测到的撬体内氢气含量以及预设的氢气含量下限值进行判断，如果步骤3两个传感器检测到的撬体内氢气含量均＜氢气含量下限值，则执行步骤5；如果步骤3存在检测到的撬体内氢气含量≥氢气含量下限值，则返回步骤3；
71.步骤5：开闭控制器控制门关闭，重新执行步骤1。
72.本发明的开闭控制阈值(氢气含量上限值和氢气含量下限值)可根据实际应用场景进行调整；
73.在氢设备正常运行的情况下，启动氢气检测模式，控制阈值的数值采用1％(氢气
含量上限值)、0.4％(氢气含量下限值)，在控制步骤中氢浓度传感器的检测结果与氢气含量上限值及氢气含量下限值比较；
74.在氢设备存在压力、温度异常的情况下，启动防爆预警模式，控制阈值的数值采用0.5％(氢气含量上限值)，在控制步骤中氢浓度传感器的检测结果与氢气含量上限值比较，省略步骤4和步骤5。
75.本发明一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体的撬体可控制面积可以根据设计需要进行更改，可以是面积较大的门，可以是面积较小的小窗和边缘。
76.最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。