一种天然气掺氢加气站系统的制作方法

1.本实用新型涉及加气站技术领域，具体涉及一种天然气掺氢加气站系统。


背景技术：

2.面对全球环境问题日益严峻，化石燃料面临枯竭的危险，以及以汽车为代表的能源消耗因素，我国在大力开发可再生能源的同时，针对汽车领域开展了寻求替代燃料来应对能源危机问题的研究。以天然气为燃料的汽车是清洁燃料汽车的代表，一般情况下天然气中甲烷含量大于90％是很好的汽车燃料。但是由于天然气着火范围较窄，发动机效率较低，天然气火焰传播较慢，在气缸中充气系数下降，燃烧效率不高，导致需要燃烧更多的天然气，从而造成污染物的排放。在这种情况下，需要一种能快速燃烧、减低循环变动且无污染的气体添加到天然气中，经过一定量的配比形成新的混合高效燃料。研究发现，在天然气中加入一定量的氢并压缩后形成的天然气掺氢混合燃料气hcng具备了氢气燃烧速度快、着火范围较宽，天然气燃烧热值高，储量较丰富且二者都是清洁能源的优点，对环境影响较小。
3.目前，国内天然气加气站得到了长足的发展，然而有关天然气掺氢的 hcng加气站还罕见报到，因此急需开发一种天然气掺氢加气站系统，以满足hcng作为一种新型替代能源的使用和推广。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供了一种天然气掺氢加气站系统，对天然气和氢气按一定比例进行混合后压缩成hcng，通过置于地下的hcng储气井组，并借助hcng加气机对hcng汽车进行充气，满足hcng汽车的加气需求。
5.如上构思，本实用新型采用如下技术方案：一种天然气掺氢加气站系统，其特征在于，包括天然气拖车(1)、天然气卸气柱(2)、过滤调压计量撬(3)、氢气拖车(4)、氢气卸气柱(5)、调压计量撬(6)、混气撬(7)、带顺序盘的撬装压缩机组(9)、置于地下的hcng储气井组(10)和hcng 加气机(20)，所述天然气拖车(1)与所述天然气卸气柱(2)进口连通，所述天然气卸气柱(2)出口与所述过滤调压计量撬(3)进口连通，用于对天然气拖车(1)卸下的天然气进行过滤、计量和调压稳压，所述氢气拖车(4)与所述氢气卸气柱(5)进口连通，所述氢气卸气柱(5)出口与所述调压计量撬(6)进口连通，用于对氢气拖车(4)卸下的氢气进行计量和调压稳压；所述过滤调压计量撬(3)和调压计量撬(6)的出口分别与所述混气撬(7)的天然气进口和氢气进口连通，所述混气撬(7)的混合气出口通过管路与所述撬装压缩机组(9)连通，所述撬装压缩机组(8) 中的顺序盘出口分两路，一路与所述hcng储气井组(10)连通，一路与所述hcng加气机(20)连通，经混气撬(7)混合后的气体进入所述撬装压缩机组(9)形成hcng，并通过所述顺序盘根据压力对加气的逻辑顺序进行控制，通过所述hcng储气井组(10)，并借助所述hcng加气机(20)为hcng 汽车加气。
6.优选地，所述撬装压缩机组(9)包括压缩机(91)和顺序盘(92)，所述混气撬(7)的
混合气出口与所述压缩机(91)的进气口连通，所述压缩机(91)的出气口与所述顺序盘(92)的进气端连通；在所述压缩机(91) 的进气口管路上还设有直接连通所述顺序盘(92)进气端的支路管(94)，所述支路管(94)上设有阀门。
7.优选地，所述撬装压缩机组(9)包括并联设置的两个；所述hcng加气机(20)包括并联设置的两个。
8.优选地，每个所述撬装压缩机组(9)还包括一个回收罐(93)，所述回收罐(93)的进液口与所述压缩机(91)的排液口连通，所述回收罐(93) 的排液口通过管路合并后与外部排污罐(30)连通；每个所述回收罐(93) 的顶部还设有放空口。
9.优选地，所述hcng储气井组(10)包括hcng高压储气井(101)、hcng 中压储气井(102)和hcng低压储气井(103)；所述顺序盘(92)上的第一高压出气孔(921)与所述hcng高压储气井(101)气孔通过气体管路连通，所述顺序盘(92)上的第二高压出气孔(922)与所述hcng加气机(20) 的hcng高压进气孔(201)通过气体管路连通，所述顺序盘(92)上的第一中压出气孔(923)与所述hcng中压储气井(102)气孔通过气体管路连通，所述顺序盘(92)上的第二中压出气孔(924)与所述hcng加气机(20) 的hcng中压进气孔(202)通过气体管路连通，所述顺序盘(92)上的第一低压出气孔(925)与所述hcng低压储气井(103)气孔通过气体管路连通，所述顺序盘(92)上的第二低压出气孔(926)与所述hcng加气机(20) 的hcng低压进气孔(203)通过气体管路连通。
10.优选地，所述压缩机(91)为隔膜压缩机。
11.优选地，所述混气撬(7)的混合气出口与所述撬装压缩机组(9)进口之间的管路还缓冲罐(8)。
12.优选地，所述过滤调压计量撬(3)包括并联设置的气体流量计ⅰ(31) 和气体流量计ⅱ(32)，且在所述气体流量计ⅰ(31)和气体流量计ⅱ(32) 的进气端分别连通有过滤器ⅰ(33)和过滤器ⅱ(34)，在所述气体流量计ⅰ(31)和气体流量计ⅱ(32)的出气端分别连通有调压器组ⅰ(35)和调压器组ⅱ(36)；
13.所述调压计量撬(6)包括并联设置的气体流量计ⅲ(61)和气体流量计ⅳ(62)，且在所述气体流量计ⅲ(61)和气体流量计ⅳ(62)的出气端分别连通有调压器组ⅲ(63)和调压器组ⅳ(64)。
14.优选地，所述调压器组ⅰ(35)包括依次串联设置的监控调压器ⅰ(351) 和工作调压器ⅰ(352)，所述调压器组ⅱ(36)包括依次串联设置的监控调压器ⅱ(361)和工作调压器ⅱ(362)；
15.所述调压器组ⅲ(63)包括依次串联设置的监控调压器ⅲ(631)和工作调压器ⅲ(632)，所述调压器组ⅳ(64)包括依次串联设置的监控调压器ⅳ(641)和工作调压器ⅳ(642)。
16.本实用新型技术方案，具有如下优点：
17.a、本实用新型通过对天然气拖车运送的天然气和氢气拖车运送的氢气按一定比例(体积掺氢比为15％-20％)进行混合后压缩成hcng，通过置于地下的 hcng储气井组，并借助hcng加气机实现对hcng汽车的加气要求，有助于推动hcng能源汽车的普及使用。
18.b、本实用新型可以与已建好的cng加气站合建。当有已建好的cng加气站时，仅需增加h2与cng的混气装置及其后续相应子系统即可，从而使系统的建设成本大大降低。
19.c、本实用新型采用顺序盘根据加气机的压力和储气井组的压力对气体进行分配，使得系统更加安全高效。
20.d、本实用新型在天然气管路和氢气管路上分别设置了调压计量撬，并在每个调压计量撬中设置了两条并联的调压管路，从而可良好地应对各种工况对天然气供应系统和氢气供应系统所造成的影响，保证系统安全稳定运行。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型的整体结构示意图；
23.图2为本实用新型中顺序盘与hcng储气井组和hcng加气机连接结构示意图。
24.图中标识如下：
25.1-天然气拖车；2-天然气卸气柱；3-过滤调压计量撬，31-气体流量计ⅰ，32-气体流量计ⅱ，33-过滤器ⅰ，34-过滤器ⅱ，35-调压器组ⅰ，351-监控调压器ⅰ，352-工作调压器ⅰ，36-调压器组ⅱ，361-监控调压器ⅱ，362-工作调压器ⅱ；4-氢气拖车；5-氢气卸气柱；6-调压计量撬，61-气体流量计ⅲ， 62-气体流量计ⅳ，63-调压器组ⅲ，631-监控调压器ⅲ，632-工作调压器ⅲ， 64-调压器组ⅳ，641-监控调压器ⅳ，642-工作调压器ⅳ；7-混气撬；8-缓冲罐；8-撬装压缩机组，91-压缩机，92-顺序盘，921-第一高压出气孔，922
‑ꢀ
第二高压出气孔，923-第一中压出气孔，924-第二中压出气孔，925-第一低压出气孔，926-第二低压出气孔，93-回收罐，94-支路管；10-hcng储气井组， 101-hcng高压储气井，102-hcng中压储气井，103-hcng低压储气井；20-hcng 加气机，201-hcng高压进气孔，202-hcng中压进气孔，203-hcng低压进气孔； 30-排污罐。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述
术语在本实用新型中的具体含义。
29.如图1所示，本实用新型提供了一种天然气掺氢加气站系统，包括天然气拖车1、天然气卸气柱2、过滤调压计量撬3、氢气拖车4、氢气卸气柱5、调压计量撬6、混气撬7、带顺序盘的撬装压缩机组9、置于地下的hcng储气井组10和hcng加气机20，天然气拖车1与天然气卸气柱2进口连通，天然气卸气柱2出口与过滤调压计量撬3进口连通，用于对天然气拖车1卸下的天然气进行过滤、计量和调压稳压，氢气拖车4与氢气卸气柱5进口连通，氢气卸气柱5出口与调压计量撬6进口连通，用于对氢气拖车4卸下的氢气进行计量和调压稳压；过滤调压计量撬3和调压计量撬6的出口分别与混气撬7的天然气进口和氢气进口连通，混气撬7的混合气出口通过管路与撬装压缩机组9 连通，撬装压缩机组8中的顺序盘出口分两路，一路与hcng储气井组10连通，一路与hcng加气机20连通，经混气撬7混合后的气体进入撬装压缩机组9 形成hcng，并通过顺序盘根据压力对加气的逻辑顺序进行控制，通过hcng储气井组10，并借助hcng加气机20为hcng汽车加气。本实用新型通过对天然气拖车运送的天然气和氢气拖车运送的氢气按一定比例(体积掺氢比为 15％-20％)进行混合后压缩成hcng，通过置于地下的hcng储气井组，并借助hcng加气机实现对hcng汽车的加气要求，有助于推动hcng能源汽车的普及使用。
30.进一步地，撬装压缩机组9包括压缩机91和顺序盘92，混气撬7的混合气出口与压缩机91的进气口连通，压缩机91的出气口与顺序盘92的进气端连通；在压缩机91的进气口管路上还设有直接连通顺序盘92进气端的支路管 94，支路管94上设有阀门。撬装压缩机组9包括并联设置的两个，每个撬装压缩机组9还包括一个回收罐93，回收罐93的进液口与压缩机91的排液口连通，回收罐93的排液口通过管路合并后与外部排污罐30连通，并定期外运。每个回收罐93的顶部还设有放空口，用于将排入回收罐93内废液掺杂的混合气排出到回收罐93外。
31.如图2所示，hcng储气井组10包括hcng高压储气井101(最后放气)、hcng中压储气井102(第二放气)和hcng低压储气井103(最先放气)。顺序盘92上设置有高压控制阀、中压控制阀和低压控制阀。压缩机91的出气口与顺序盘92的进气孔连接，顺序盘92上的第一高压出气孔921与hcng高压储气井101进气孔通过气体管路连通，顺序盘92上的第二高压出气孔922与hcng 加气机20的hcng高压进气孔201通过气体管路连通，顺序盘92上的第一中压出气孔923与hcng中压储气井102进气孔通过气体管路连通，顺序盘92 上的第二中压出气孔924与hcng加气机20的hcng中压进气孔202通过气体管路连通，顺序盘92上的第一低压出气孔925与hcng低压储气井103进气孔通过气体管路连通，顺序盘92上的第二低压出气孔926与hcng加气机20的 hcng低压进气孔203通过气体管路连通。
32.使用时，首先通过压缩机91，借助顺序盘92向hcng高压储气井101、hcng 中压储气井102和hcng低压储气井103按顺序充气。首先顺序盘92上的高压控制阀打开，hcng通过顺序盘92上的第一高压出气孔921向hcng高压储气井101充气；充气过程中待hcng高压储气井101内的hcng压力达到设定值时，顺序盘92上的中压控制阀打开，hcng通过顺序盘92上的第一中压出气孔923 向hcng中压储气井102充气；充气过程中待hcng中压储气井102内的hcng 压力达到设定值时，顺序盘92上的低压控制阀打开，hcng通过顺序盘92上的第一低压出气孔925向hcng低压储气井103充气；当hcng低压储气井103 内的hcng压力达到设定值时，顺序盘92上的高、中、低压控制阀同时打开，同时向hcng高压储气井101、hcng中压储气井102
和hcng低压储气井103 充气，直到压力达到设定的最大值。
33.向hcng汽车加气时，hcng汽车连通至hcng加气机20，监测hcng汽车初始状态的hcng压力，将该压力与hcng高压储气井101、hcng中压储气井102 和hcng低压储气井103内的hcng压力分别进行比较，若该压力低于hcng低压储气井103内的压力，则开启hcng低压储气井103，依次通过顺序盘92上的第二低压出气孔926、hcng加气机20的hcng低压进气孔203为hcng汽车进行加气，若该压力平衡于或高于hcng低压储气井103内的压力、低于hcng 中压储气井102内的压力，则开启hcng中压储气井102，依次通过顺序盘92 上的第二中压出气孔924、hcng加气机20的hcng中压进气孔202为hcng汽车进行加气，若该压力平衡于或高于hcng中压储气井102内的压力、低于hcng 高压储气井101内的压力，则开启hcng高压储气井101，依次通过顺序盘92 上的第二高压出气孔922、hcng加气机20的hcng高压进气孔201为hcng汽车进行加气。
34.本实用新型采用顺序盘根据加气机的压力和储气井组的压力对气体进行分配，使得系统更加安全高效。本实用新型中混气撬7选用无动部件气体混合撬，可通过调节混气撬7进气端天然气进气口和氢气进气口处调节阀的开度，控制气体体积流量，进而实现混气撬7中天然气和氢气的配比。撬装压缩机组 9包括并联设在的两个，一开一备。压缩机91为隔膜压缩机。为了保证压缩机工作时气体的供应量，混气撬7的混合气出口与撬装压缩机组9进口之间的管路还缓冲罐8。hcng加气机20也包括并联设置的两个。
35.过滤调压计量撬3包括并联设置的气体流量计ⅰ31和气体流量计ⅱ32，且在气体流量计ⅰ31和气体流量计ⅱ32的进气端分别连通有过滤器ⅰ33和过滤器ⅱ34，在气体流量计ⅰ31和气体流量计ⅱ32的出气端分别连通有调压器组ⅰ35和调压器组ⅱ36。调压器组ⅰ35包括依次串联设置的监控调压器ⅰ351 和工作调压器ⅰ352，调压器组ⅱ36包括依次串联设置的监控调压器ⅱ361和工作调压器ⅱ362。调压计量撬6包括并联设置的气体流量计ⅲ61和气体流量计ⅳ62，且在气体流量计ⅲ61和气体流量计ⅳ62的出气端分别连通有调压器组ⅲ63和调压器组ⅳ64。调压器组ⅲ63包括依次串联设置的监控调压器ⅲ631 和工作调压器ⅲ632，调压器组ⅳ64包括依次串联设置的监控调压器ⅳ641和工作调压器ⅳ642。监控调压器均选用内置切断式监控调压器。监控调压器实质上是一个应急备用调压器，只有当主调压器出口压力由于下游天然气参数的波动而达到监控调压器预定的介入压力时，监控调压器才会替代工作调压器投入工作状态，以保证连续供气。监控调压器的出口设定压力p1大于工作调压器的出口设定压力p2，且p1大于主调压器的关闭压力。系统正常运行时，由于工作调压器的正常出口压力p2低于p1，所以监控调压器的阀门处于全开状态；当工作调压器发生故障出口压力大于p1时，监控调压器则进入工作状态，出口压力变为p1。本实用新型在天然气管路和氢气管路上分别设置了调压计量组，并在每个调压计量组中设置了两条并联的调压管路，从而可良好地应对各种工况对天然气供应系统和氢气供应系统所造成的影响，保证系统安全稳定运行。气体流量计可选用超声波流量计和涡轮流量计中的一种，适合中高压的高流速气体流量的测量。另外，本实用新型中过滤调压计量撬3和调压计量撬6均可选为成套撬装设备，以便于管理和节约用地。
36.本实用新型可以与已建好的cng加气站合建。当有已建好的cng加气站时，仅需增加h2与cng的混气装置及其后续相应子系统即可，从而使系统的建设成本大大降低。
37.本实用新型未述之处适用于现有技术。
38.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。