阅读说明：本技术 撬装加氢站的冷却系统 (Skid-mounted cooling system of hydrogen station ) 是由 王彦海 张明俊 张爱国 刘来瑞 袁生浩 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了撬装加氢站的冷却系统,该系统无需二级冷却,因此换热效率高,且结构简单适用于撬装加氢站的小型化设计。该冷却系统包括隔膜压缩机、印刷电路板式PCHE换热器、加氢机以及水冷机组。本发明能够将印刷电路板式PCHE换热器结合隔膜压缩机、水冷机组实现对加氢机的冷却,其中印刷电路板式PCHE换热器可以利用冷却剂对氢气进行冷却,冷却效果好；因此该冷却系统在使用印刷电路板式PCHE换热器的基础上,结合隔膜压缩机、水冷机组,通过对管路的循环使用设计,从而实现仅通过水冷机组的冷却液的一级冷却即可对氢气实现压缩与换热；因此本系统无需二级冷却,具备较高的换热效率,且结构简单适用于撬装加氢站的小型化设计。(The invention provides a cooling system of a skid-mounted hydrogen station, which does not need secondary cooling, so that the heat exchange efficiency is high, the structure is simple, and the cooling system is suitable for the miniaturized design of the skid-mounted hydrogen station. The cooling system comprises a diaphragm compressor, a printed circuit board type PCHE heat exchanger, a hydrogenation machine and a water cooling unit. The invention can combine the printed circuit board type PCHE heat exchanger with the diaphragm compressor and the water cooling unit to realize the cooling of the hydrogenation machine, wherein the printed circuit board type PCHE heat exchanger can utilize the coolant to cool the hydrogen, and the cooling effect is good; therefore, the cooling system combines the diaphragm compressor and the water cooling unit on the basis of using the printed circuit board type PCHE heat exchanger, and realizes the compression and heat exchange of hydrogen only through the primary cooling of the cooling liquid of the water cooling unit by the design of recycling the pipeline; therefore, the system does not need secondary cooling, has higher heat exchange efficiency, and has a simple structure, and is suitable for the miniaturized design of the skid-mounted hydrogen station.)

撬装加氢站的冷却系统

技术领域

本发明涉及冷却换热设备技术领域，具体涉及撬装加氢站的冷却系统。

背景技术

氢气压缩机及加氢机是加氢站系统中关键的设备，氢气压缩机是将低压的氢气增压至高压氢气储存于高压储氢设备或者是用氢设备中如车载氢系统。氢气在增压的过程中会产生大量的热，需要预冷器进行预冷却(一级冷却)，冷却方式上采用蛇形管式换热器，在继续增压。并且压缩机中的液压油也需要进行换热。加氢机是加氢站用于氢气加注及计量结算的加气设备，高压氢气为了满足快速加注的要求，也需要通过套管换热器进行冷却二级冷却，然后给用氢设备进行加注。

在现有的加氢站系统中，氢气压缩机及加氢机都需要二级冷却方式来完成加注及储氢的工作。现有的该冷却方式属于两级冷却，这种方式换热效率低，故障率高，耐高压有限，结构检修维护工作量大，占据空间大，尤其是在撬装加氢站及空间有限的固定站，在日加注能力不变的情况下，可以实现撬装加氢站的小型化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了撬装加氢站的冷却系统，该系统无需二级冷却，因此换热效率高，且结构简单适用于撬装加氢站的小型化设计。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：撬装加氢站的冷却系统，包括隔膜压缩机、印刷电路板式PCHE换热器、加氢机以及水冷机组。

隔膜压缩机包括压缩机机头以及压缩机曲轴箱，其中压缩机机头具备一个氢气入口和一个氢气出口，分别为第一氢气入口1a1和第一氢气出口1a2；压缩机曲轴箱具备一个冷却液入口和冷却液出口，分别为第一冷却液入口1b1和第一冷却液出口1b2。

印刷电路板式PCHE换热器具备两个氢气入口和两个氢气出口，分别为第二氢气入口2a1、第二氢气出口2b1、第三氢气入口2a2和第三氢气出口2b2；PCHE换热器还具备一个冷却液入口和一个冷却液出口，分别为第二冷却液入口2a3和第二冷却液出口2b3。

加氢机具备一个氢气入口和一个氢气出口，分别为第四氢气入口3a1和第四氢气出口3b1。

水冷机组具备一个冷却液入口和一个冷却液出口，分别为第三冷却液入口4a1和第三冷却液出口4b1。

连接关系为：第一氢气入口1a1连接第二氢气出口2b1；第一氢气出口1a2连接第三氢气入口2a2；第三氢气出口2b2连接第四氢气入口3a1；第三冷却液出口4b1分别连接第一冷却液入口1b1和第二冷却液入口2a3；第三冷却液入口4a1分别连接第一冷却液出口1b2和第二冷却液出口2b3；第二氢气入口2a1接收外部氢气输入；第四氢气出口3b1连接至外部用氢设备。

进一步地，外部氢气经第二氢气入口2a1进入印刷电路板式PCHE换热器。

印刷电路板式PCHE换热器用于对第二氢气入口2a1接收的外部氢气进行换热处理，换热处理后的氢气经第二氢气出口2b1至第一氢气入口1a1进入隔膜压缩机的压缩机机头内。

隔膜压缩机的压缩机机头内对换热处理后的氢气进行压缩处理，压缩处理后的氢气经第一氢气出口1a2至第三氢气入口2a2再次进入印刷电路板式PCHE换热器进行再次换热处理。

再次换热处理后的氢气经第三氢气出口2b2至第四氢气入口3a1进入加氢机。

加氢机通过第四氢气出口3b1向外部用氢设备加氢。

进一步地，水冷机组中冷却液通过第三冷却液出口4b1输出后，经第一冷却液入口1b1和第二冷却液入口2a3分别进入隔膜压缩机的压缩机曲轴箱和印刷电路板式PCHE换热器。

冷却液在隔膜压缩机的压缩机曲轴箱和印刷电路板式PCHE换热器内换热完成后，分别经第一冷却液出口1b2和第二冷却液出口2b3进入第三冷却液入口4a1，返回至水冷机组进行再次冷却。

有益效果：

本发明提供了撬装加氢站的冷却系统，能够将印刷电路板式PCHE换热器结合隔膜压缩机、水冷机组实现对加氢机的冷却，其中印刷电路板式PCHE换热器可以利用冷却剂对氢气进行冷却，冷却效果好；因此该冷却系统在使用印刷电路板式PCHE换热器的基础上，结合隔膜压缩机、水冷机组，通过对管路的循环使用设计，从而实现仅通过水冷机组的冷却液的一级冷却即可对氢气实现压缩与换热；因此本系统无需二级冷却，具备较高的换热效率，且结构简单适用于撬装加氢站的小型化设计。

附图说明

图1为加氢站的冷却系统布置原理图。其中100：隔膜压缩机；其中1a--压缩机机头；1b--压缩机曲轴箱；200：PCHE换热器；300：加氢机；400：水冷机组。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了撬装加氢站的冷却系统，其连接原理如图1所示，该系统包括隔膜压缩机100、印刷电路板式PCHE换热器200、加氢机300以及水冷机组400。

隔膜压缩机100包括压缩机机头以及压缩机曲轴箱，其中压缩机机头具备一个氢气入口和一个氢气出口，分别为第一氢气入口1a1和第一氢气出口1a2；压缩机曲轴箱具备一个冷却液入口和冷却液出口，分别为第一冷却液入口1b1和第一冷却液出口1b2。

印刷电路板式PCHE换热器200具备两个氢气入口和两个氢气出口，分别为第二氢气入口2a1、第二氢气出口2b1、第三氢气入口2a2和第三氢气出口2b2；PCHE换热器200还具备一个冷却液入口和一个冷却液出口，分别为第二冷却液入口2a3和第二冷却液出口2b3。本发明实施例中所使用的印刷电路板式PCHE换热器采用如申请号CN201822251325.3的专利所记载的一种集成式双通道印刷电路板式氢气加注机预冷换热器；针对其中的两对氢气出入口和一对冷却液出入口分别记为第二氢气入口2a1、第二氢气出口2b1、第三氢气入口2a2和第三氢气出口2b2，以及第二冷却液入口2a3和第二冷却液出口2b3。

加氢机300具备一个氢气入口和一个氢气出口，分别为第四氢气入口3a1和第四氢气出口3b1。

水冷机组400具备一个冷却液入口和一个冷却液出口，分别为第三冷却液入口4a1和第三冷却液出口4b1。

连接关系为：

第一氢气入口1a1连接第二氢气出口2b1；第一氢气出口1a2连接第三氢气入口2a2；第三氢气出口2b2连接第四氢气入口3a1；第三冷却液出口4b1分别连接第一冷却液入口1b1和第二冷却液入口2a3；第三冷却液入口4a1分别连接第一冷却液出口1b2和第二冷却液出口2b3；第二氢气入口2a1接收外部氢气输入；第四氢气出口3b1连接至外部用氢设备。

其中连接均为管路连接，其中氢气出入口的连接使用适用于氢气流通的管道；冷却液出入口的连接使用适用于冷却液流通的管道。

本发明中氢气的管路流通路径为：

外部氢气经第二氢气入口2a1进入印刷电路板式PCHE换热器200；印刷电路板式PCHE换热器200用于对第二氢气入口2a1接收的外部氢气进行换热处理，换热处理后的氢气经第二氢气出口2b1至第一氢气入口1a1进入隔膜压缩机100的压缩机机头内。

隔膜压缩机100的压缩机机头内对换热处理后的氢气进行压缩处理，压缩处理后的氢气经第一氢气出口1a2至第三氢气入口2a2再次进入印刷电路板式PCHE换热器200进行再次换热处理。

再次换热处理后的氢气经第三氢气出口2b2至第四氢气入口3a1进入加氢机300；加氢机300通过第四氢气出口3b1向外部用氢设备加氢。

本发明实施例中，冷却液出入口的管路流通路径为：

水冷机组400中冷却液通过第三冷却液出口4b1输出后，经第一冷却液入口1b1和第二冷却液入口2a3分别进入隔膜压缩机100的压缩机曲轴箱和印刷电路板式PCHE换热器200；

冷却液在隔膜压缩机100的压缩机曲轴箱和印刷电路板式PCHE换热器200内换热完成后，分别经第一冷却液出口1b2和第二冷却液出口2b3进入第三冷却液入口4a1，返回至水冷机组400进行再次冷却。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。