阅读说明：本技术 一种撬装式加氢站 (Skid-mounted hydrogenation station ) 是由 周伟 吕洪 王彦斌 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种撬装式加氢站,包括集装箱及设置于集装箱内通过连接管路相连的卸气柱、氢气增压系统、加氢系统、加氢机、站控系统和高压储氢瓶组,集装箱内部由隔板分隔成储氢瓶组区、压缩机区和加氢区三个部分,所述高压储氢瓶组、卸气柱和加氢系统部分器件安装于储氢瓶组区,所述氢气增压系统、站控系统和加氢系统部分器件安装于压缩机区,所述加氢机安装于加氢区。本发明的撬装式加氢站具有高度集中、一体化设计、占地面积小、安装量小、投入使用快及便于运输和转移等优点。(The invention discloses a skid-mounted hydrogenation station which comprises a container, and a gas discharging column, a hydrogen pressurization system, a hydrogenation machine, a station control system and a high-pressure hydrogen storage cylinder group which are arranged in the container and connected through a connecting pipeline, wherein the interior of the container is divided into a hydrogen storage cylinder group area, a compressor area and a hydrogenation area by a partition plate, parts of the high-pressure hydrogen storage cylinder group, the gas discharging column and the hydrogenation system are arranged in the hydrogen storage cylinder group area, parts of the hydrogen pressurization system, the station control system and the hydrogenation system are arranged in the compressor area, and the hydrogenation machine is arranged in the hydrogenation area. The skid-mounted hydrogenation station has the advantages of high concentration, integrated design, small occupied area, small installation amount, quick use, convenience in transportation and transfer and the like.)

一种撬装式加氢站

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，具体涉及一种撬装式加氢站。

背景技术

随着全球温室效应问题的日益突出以及国家政策对氢能源开发利用的鼓励，越来越多的氢能源车辆投放市场，而为氢能源车辆提供配套加氢功能的基础设施—加氢站，作为必需的配套实施也应运而生。鉴于当今寸土寸金的土地市场条件下，介于固定式加氢站高昂的土地成本和资金成本，模块化、高集成度、安全可靠性的加氢装备更适合燃料电池汽车发展初期的市场。

撬装式加氢站就是相对于开放式加氢机优势在于高度集中、一体化设计、占地面积小、安装量小、投入使用快、便于运输和转移等特点，针对撬装式加氢站的使用需求，先提出一种安全性好、可靠性高的撬装式加氢站。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种安全性好、可靠性高、高度集中且便于运输和转移的撬装式加氢站。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种撬装式加氢站，其特征在于包括集装箱及设置于集装箱内通过连接管路相连的卸气柱、氢气增压系统、加氢系统、加氢机、站控系统和高压储氢瓶组，集装箱内部由隔板分隔成储氢瓶组区、压缩机区和加氢区三个部分，所述高压储氢瓶组、卸气柱和加氢系统部分器件安装于储氢瓶组区，所述氢气增压系统、站控系统和加氢系统部分器件安装于压缩机区，所述加氢机安装于加氢区。

进一步优选，所述集装箱内部隔板的厚度≥2mm，集装箱的顶部设有泄爆顶，该泄爆顶采用前高后低的结构，泄爆顶的前部通过泄爆螺栓与集装箱连接，泄爆顶的后部通过铰链与集装箱铰接，泄爆顶整体能够拆卸且具有防雨雪功能，在集装箱内部氢气泄露***的情况下，泄爆顶打开并迅速释放集装箱内的氢气，所述储氢瓶组区、压缩机区和加氢区的集装箱顶部均设有氢泄漏探测器。

进一步优选，所述卸气柱为外部气源入口，该外部气源包括压缩空气气源、氮气气源和管束车高压氢气气源，卸气柱包括软管、压力表、减压器、安全阀、球阀、单向阀和针阀，压缩空气气源通过软管接入卸气柱，经减压器泄压后进入加氢机正压舱内，氮气气源通过软管接入卸气柱，经减压器泄压后给压缩机和加氢系统的电磁阀供气，氮气气源进减压器前旁路设置有安全阀，当氮气气源入口压力超压时安全阀打开排空，管束车高压氢气气源通过球阀后分别与压缩机进气和加氢系统气动球阀连接，氮气气源和管束车高压氢气气源经过软管后通过球阀和单向阀连接，用于实现氮气气源对氢气管路进行吹扫，管束车高压氢气气源入口处旁路设置有安全阀，当高压氢气气源入口压力超压时安全阀打开排空，三路进气管路均设置有压力表用于随时对进口压力进行监控。

进一步优选，所述氢气增压系统包括压缩机、进出气软管和冷却系统，该氢气增压系统前后分别与卸气柱管束车管道和加氢系统储氢瓶组连接，用于将低压气源增压至高压气源后给高压储氢瓶组供气，进出气软管主要是补偿压缩机在工作时产生的震动时产生的位移，冷却系统是给低压气源增压至高压气源时造成气体温度上升时进行冷却，氢气增压系统安装在撬装站压缩机区内。

进一步优选，所述加氢系统是储氢瓶组和管束车供气至加氢机之间的管路系统，该加氢系统包括安全阀、单向阀、球阀、压力表、压力传感器、过滤器、气动球阀、电磁阀和针阀，加氢系统分为三路并联进气管路，其中一路从卸气柱管束车高压氢气气源引气，另外两路从氢气增压系统压缩机出口引气，压缩机出口管路进入加氢系统前旁路设置有安全阀，用于防止压力超压，压缩机两路引气通过单向阀进入加氢系统后与高压储氢瓶组两路供气并联，三路并联进气管路后端均设置有过滤器、气动球阀及单向阀，其中高压储氢瓶两路供气管路设置有压力表和压力传感器，气动球阀由电磁阀提供驱动气体，电磁阀进气口由管束车压缩空气气源进行供气，电磁阀出气口连接各对应气动球阀，电磁阀通过站控系统进行控制，三路并联管路串联成总氢管路后由气动球阀控制气路开关，并在三路并联管路串联后气动球阀前设置有安全阀和取样口，取样口管路由球阀和针阀控制开关，两路安全阀出口连总排空管路。

进一步优选，所述加氢机是用于加氢站将高压氢气从储氢气源安全加注到燃料电池汽车车载储氢瓶的设备，该加氢机包括质量流量计、拉脱阀、加氢枪和正压舱，加氢系统总供氢管路进入加氢机后连接质量流量计、球阀、拉脱阀后进入加氢枪，加氢枪与汽车充注口连接，进入拉断阀前旁路设置有压力表、压力传感器及手动排空口，手动排空口由球阀、针阀手动控制开关，加氢枪和拉脱阀与总排空管路连接，加氢机电控部分为触摸屏，触摸屏安装在正压舱内，正压舱由卸气柱提供压缩空气气源，进出正压舱设置有电磁阀控制气路开关，进入正压舱前旁路设置有压力传感器监控进气压力，正压舱设置有压力表监控舱内压力。

进一步优选，所述站控系统用于控制加氢整个流程和安全防护，该站控系统由PLC系统、火灾报警和气体检测系统组成，PLC系统分别通过线路与加氢系统内的压力传感器和电磁阀及加氢机内的压力传感器、电磁阀和质量流量计连接；所述氮气气源安全阀开启压力高于氮气进气最大设计压力，管束车高压氢气气源安全阀开启压力高于管束车供气压力；所述压缩机出口管路安全阀开启压力应高于压缩机出口压力低于最大供氢压力，三路并联管路串联后气动球阀前旁路安全阀开启压力与压缩机出口管路安全阀开启压力一致，三路并联进气管路中从卸气柱管束车高压氢气气源引气为低压供气管路，与储氢瓶组中两瓶组连接的为中压供气管路，与储氢瓶组单瓶组连接的为高压供气管路；所述高压储氢瓶组是将低压气源经过氢气增压系统增压后进行储存，主要由个高压储氢气瓶组成，该高压储氢气瓶数量不少于3个。

进一步优选，所述连接管路分为高压氢气管路、低压氢气管路、放空管路、氮气管路和压缩空气管路，其中高压氢气管路为氢气增压系统至加氢系统供氢管路、加氢系统至加氢机加氢枪供氢管路以及储氢瓶组至加氢系统供氢管路；低压氢气管路为卸气柱管束车供气至加氢系统和压缩机供气管路部分；放空管路为排空管路，卸气柱、氢气增压系统、加氢系统、加氢机及高压储氢瓶均与放空管路并联连接，放空管路出口设置有阻火器；氮气管路加氢系统中气动球阀驱动气体，氮气管路入口处设置有减压器来调节入口压力；压缩空气管路主要为正压舱提供保护气体，正压舱为密闭腔体且内部安装有触摸屏电气部件。

本发明所述的撬装式加氢站，其特征在于具体加氢流程为：按下加氢键后，打开SV203、SV204电磁阀，即控制高压管路电磁阀和总管路电磁阀，1秒后顺序关闭SV203、SV204电磁阀，读取压力，当压力大于1MPa时开始加氢否则给出低压指示并停止加氢，顺序打开SV201、SV204电磁阀，即控制低压管路电磁阀和总管路电磁阀，当P=10MPa时，关闭SV204电磁阀，30秒后打开SV204电磁阀，若流速比小于20%，流速比是质量流量计测量得到的加注过程实时气体流速或气体流量与电磁阀开启时气体流速或气体流量的比值，关闭SV201电磁阀，30秒后打开SV202电磁阀，当流速比小于35%时，关闭SV202电磁阀，15秒后打开SV203电磁阀，当压力达到额定加氢压力时，关闭SV203、SV203电磁阀，加氢结束。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、相对于加氢站，撬装式加氢站具有高度集中、一体化设计、占地面积小、安装量小、投入使用快及便于运输和转移等优点；

2、不同于以往撬装式加氢站，该发明中高压氢瓶组集成在集装箱内，整体性更好，无需依靠外部供氢拖车即可完成加氢；

3、本发明中高压储氢瓶组与带电器件和站控系统在集装箱内分区布置，得以最大程度保证安全性；

4、本发明在集装箱顶部采用卸爆顶设计，可在发生氢***时使破坏性降到最低限度；

5、本发明在对所有对压力关键位置均设置有安全阀，放置压力超压对后端器件或加氢车辆造成损坏。

附图说明

图1是本发明的流程原理图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的技术方案，一种撬装式加氢站，其特征在于包括集装箱及设置于集装箱内通过连接管路相连的卸气柱、氢气增压系统、加氢系统、加氢机、站控系统和高压储氢瓶组，集装箱内部由隔板分隔成储氢瓶组区、压缩机区和加氢区三个部分，所述高压储氢瓶组、卸气柱和加氢系统部分器件安装于储氢瓶组区，所述氢气增压系统、站控系统和加氢系统部分器件安装于压缩机区，所述加氢机安装于加氢区；所述集装箱内部隔板的厚度≥2mm，集装箱的顶部设有泄爆顶，该泄爆顶采用前高后低的结构，泄爆顶的前部通过泄爆螺栓与集装箱连接，泄爆顶的后部通过铰链与集装箱铰接，泄爆顶整体能够拆卸且具有防雨雪功能，在集装箱内部氢气泄露***的情况下，泄爆顶打开并迅速释放集装箱内的氢气，所述储氢瓶组区、压缩机区和加氢区的集装箱顶部均设有氢泄漏探测器。

本发明所述卸气柱为外部气源入口，该外部气源包括压缩空气气源、氮气气源和管束车高压氢气气源，卸气柱包括软管、压力表、减压器、安全阀、球阀、单向阀和针阀，压缩空气气源通过软管接入卸气柱，经减压器泄压后进入加氢机正压舱内，氮气气源通过软管接入卸气柱，经减压器泄压后给压缩机和加氢系统的电磁阀供气，氮气气源进减压器前旁路设置有安全阀，当氮气气源入口压力超压时安全阀打开排空，管束车高压氢气气源通过球阀后分别与压缩机进气和加氢系统气动球阀连接，氮气气源和管束车高压氢气气源经过软管后通过球阀和单向阀连接，用于实现氮气气源对氢气管路进行吹扫，管束车高压氢气气源入口处旁路设置有安全阀，当高压氢气气源入口压力超压时安全阀打开排空，三路进气管路均设置有压力表用于随时对进口压力进行监控。

本发明所述氢气增压系统包括压缩机、进出气软管和冷却系统，该氢气增压系统前后分别与卸气柱管束车管道和加氢系统储氢瓶组连接，用于将低压气源增压至高压气源后给高压储氢瓶组供气，进出气软管主要是补偿压缩机在工作时产生的震动时产生的位移，冷却系统是给低压气源增压至高压气源时造成气体温度上升时进行冷却，氢气增压系统安装在撬装站压缩机区内。

本发明所述加氢系统是储氢瓶组和管束车供气至加氢机之间的管路系统，该加氢系统包括安全阀、单向阀、球阀、压力表、压力传感器、过滤器、气动球阀、电磁阀和针阀，加氢系统分为三路并联进气管路，其中一路从卸气柱管束车高压氢气气源引气，另外两路从氢气增压系统压缩机出口引气，压缩机出口管路进入加氢系统前旁路设置有安全阀，用于防止压力超压，压缩机两路引气通过单向阀进入加氢系统后与高压储氢瓶组两路供气并联，三路并联进气管路后端均设置有过滤器、气动球阀及单向阀，其中高压储氢瓶两路供气管路设置有压力表和压力传感器，气动球阀由电磁阀提供驱动气体，电磁阀进气口由管束车压缩空气气源进行供气，电磁阀出气口连接各对应气动球阀，电磁阀通过站控系统进行控制，三路并联管路串联成总氢管路后由气动球阀控制气路开关，并在三路并联管路串联后气动球阀前设置有安全阀和取样口，取样口管路由球阀和针阀控制开关，两路安全阀出口连总排空管路。

本发明所述加氢机是用于加氢站将高压氢气从储氢气源安全加注到燃料电池汽车车载储氢瓶的设备，该加氢机包括质量流量计、拉脱阀、加氢枪和正压舱，加氢系统总供氢管路进入加氢机后连接质量流量计、球阀、拉脱阀后进入加氢枪，加氢枪与汽车充注口连接，进入拉断阀前旁路设置有压力表、压力传感器及手动排空口，手动排空口由球阀、针阀手动控制开关，加氢枪和拉脱阀与总排空管路连接，加氢机电控部分为触摸屏，触摸屏安装在正压舱内，正压舱由卸气柱提供压缩空气气源，进出正压舱设置有电磁阀控制气路开关，进入正压舱前旁路设置有压力传感器监控进气压力，正压舱设置有压力表监控舱内压力。

本发明所述站控系统用于控制加氢整个流程和安全防护，该站控系统由PLC系统、火灾报警和气体检测系统组成，PLC系统分别通过线路与加氢系统内的压力传感器和电磁阀及加氢机内的压力传感器、电磁阀和质量流量计连接；所述氮气气源安全阀开启压力高于氮气进气最大设计压力，管束车高压氢气气源安全阀开启压力高于管束车供气压力；所述压缩机出口管路安全阀开启压力应高于压缩机出口压力低于最大供氢压力，三路并联管路串联后气动球阀前旁路安全阀开启压力与压缩机出口管路安全阀开启压力一致，三路并联进气管路中从卸气柱管束车高压氢气气源引气为低压供气管路，与储氢瓶组中两瓶组连接的为中压供气管路，与储氢瓶组单瓶组连接的为高压供气管路；所述高压储氢瓶组是将低压气源经过氢气增压系统增压后进行储存，主要由个高压储氢气瓶组成，该高压储氢气瓶数量不少于3个。

本发明所述连接管路分为高压氢气管路、低压氢气管路、放空管路、氮气管路和压缩空气管路，其中高压氢气管路为氢气增压系统至加氢系统供氢管路、加氢系统至加氢机加氢枪供氢管路以及储氢瓶组至加氢系统供氢管路；低压氢气管路为卸气柱管束车供气至加氢系统和压缩机供气管路部分；放空管路为排空管路，卸气柱、氢气增压系统、加氢系统、加氢机及高压储氢瓶均与放空管路并联连接，放空管路出口设置有阻火器；氮气管路加氢系统中气动球阀驱动气体，氮气管路入口处设置有减压器来调节入口压力；压缩空气管路主要为正压舱提供保护气体，正压舱为密闭腔体且内部安装有触摸屏电气部件。

本发明所述的撬装式加氢站的具体加氢流程为：按下加氢键后，打开SV203、SV204电磁阀，即控制高压管路电磁阀和总管路电磁阀，1秒后顺序关闭SV203、SV204电磁阀，读取压力，当压力大于1MPa时开始加氢否则给出低压指示并停止加氢，顺序打开SV201、SV204电磁阀，即控制低压管路电磁阀和总管路电磁阀，当P=10MPa时，关闭SV204电磁阀，30秒后打开SV204电磁阀，若流速比小于20%，流速比是质量流量计测量得到的加注过程实时气体流速或气体流量与电磁阀开启时气体流速或气体流量的比值，关闭SV201电磁阀，30秒后打开SV202电磁阀，当流速比小于35%时，关闭SV202电磁阀，15秒后打开SV203电磁阀，当压力达到额定加氢压力时，关闭SV203、SV203电磁阀，加氢结束。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。