一种液氢储氢型加氢站混合加注系统
阅读说明：本技术 一种液氢储氢型加氢站混合加注系统 (Mixed filling system of liquid hydrogen storage type hydrogen filling station ) 是由 倪中华 严岩 李永平 李仕豪 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液氢储氢型加氢站混合加注系统,包括与液氢储罐相连接的35MPa氢气加注单元和70MPa氢气加注单元,两个加注单元均包括与液氢储罐相连通的液氢泵,改变氢气流向与流量的流体分离器以及高压汽化器,35MPa氢气加注单元还包括：90MPa缓冲瓶组、45MPa缓冲瓶组和第一加氢机；70MPa氢气加注单元还包括：第二液氢输送管、高压氢气输送管、气液混合器和第二加氢机。本发明的优点在于：储氢容量大,能耗低,能满足不同形式氢气的加注需求。(The invention discloses a mixed filling system of a liquid hydrogen storage type hydrogen filling station, which comprises a 35MPa hydrogen filling unit and a 70MPa hydrogen filling unit which are connected with a liquid hydrogen storage tank, wherein the two filling units respectively comprise a liquid hydrogen pump communicated with the liquid hydrogen storage tank, a fluid separator for changing the flow direction and the flow rate of hydrogen, and a high-pressure vaporizer, and the 35MPa hydrogen filling unit also comprises: the device comprises a 90MPa buffer bottle group, a 45MPa buffer bottle group and a first hydrogenation machine; the 70MPa hydrogen filling unit also comprises: a second liquid hydrogen conveying pipe, a high-pressure hydrogen conveying pipe, a gas-liquid mixer and a second hydrogenation machine. The invention has the advantages that: the hydrogen storage capacity is large, the energy consumption is low, and the filling requirements of hydrogen in different forms can be met.)
技术领域
本发明涉及液氢加氢站
技术领域
，尤其涉及一种液氢储氢型加氢站混合加注系统。背景技术
加氢站主要分为高压储氢加氢站和液氢储氢加氢站两种，目前，国外的液氢储氢加氢站的技术较为成熟，多用液氢加氢站对70MPa车载储氢瓶进行加注。而国内的加氢站主要为高压储氢加氢站，且大多只能加注使用35MPa车载储氢瓶的氢燃料电池汽车，对70MPa车载储氢瓶的加注技术尚在研发阶段，在加氢站中的运用较少。目前的采用高压技术储氢的加氢站的缺陷在于：1、储氢能力低，日加氢量在200kg/天，只能基本满足小规模示范运行时车辆的加注需求，其无法满足随着氢燃料电池汽车产业的发展而日益增长的加注量需求；2、只能加注35MPa的高压氢气，其加注形式单一，无法兼顾目前市场上存在的35MPa和70MPa乘用车储氢气瓶的混合加注；3、需要对加注出口的氢气进行遇冷，加氢站的能耗较大。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种能够同时满足35MPa和70MPa氢燃料电池汽车储氢瓶加注的液氢储氢型加氢站混合加注系统。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种液氢储氢型加氢站混合加注系统，其特征在于：包括与站用液氢储罐相连接的35MPa氢气加注单元和70MPa氢气加注单元，所述35MPa氢气加注单元包括依次相连的第一液氢输送管、高压汽化器、90MPa缓冲瓶组、45MPa缓冲瓶组以及第一加氢机，所述第一液氢输送管的输入端通过液氢泵与站用液氢储罐相连通；所述70MPa氢气加注单元包括第二液氢输送管、高压氢气输送管、气液混合器和第二加氢机，所述第二液氢输送管的输入端通过液氢泵与站用液氢储罐相连通，所述高压氢气输送管的输入端与所述高压氢气输送管的输出端相连通，第二液氢输送管和高压汽化器的输出端均与所述气液混合器的输入端相连通，气液混合器的输出端与所述第二加氢机相连接。
进一步的，所述第一液氢输送管和第二液氢输送管均通过流体分离器与所述液氢泵相连通，所述流体分离器可以控制第一液氢输送管和第二液氢输送管中的氢气流量。
进一步的，在所述90MPa缓冲瓶组和45MPa缓冲瓶组之间设置有减压阀。
进一步的，在所述第二液氢输送管和高压氢气输送管上分别设置有第一截止阀和第二截止阀。
进一步的，所述90MPa缓冲瓶组和45MPa缓冲瓶组均由多个高压储氢气瓶并联组成，并分为高中低三个压力级，当45MPa缓冲瓶组中的氢气压力不足以加注时，由90MPa缓冲瓶组对45MPa缓冲瓶组进行补气至45MPa。
进一步的，所述高压汽化器由环境换热器和热交换器组成，高压汽化器出口端的氢气温度为293K。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、采用液氢作为加氢站的储氢手段，极大地提高了加氢站的加注能力，相较于高压储氢加氢站的一般加注能力200kg/天，液氢加氢站的加注能力能达到1000kg/天；2、不需要对加注出口的氢气进行预冷，降低了加氢站的能耗；3、同时采用35MPa氢气加注单元和70MPa氢气加注单元，兼顾了目前市场上存在的35MPa和70MPa乘用车储氢气瓶的混合加注。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制逻辑流程图。
其中：1-站用液氢储罐；2-液氢泵；3-流体分离器；4-高压汽化器；5-90MPa缓冲瓶组；6-减压阀；7-45MPa缓冲瓶组；8-第一加氢机；9-35MPa车载储氢气瓶；10-第一截止阀；11-第二截止阀；12-气液混合器；13-第二加氢机；14-70MPa车载储氢气瓶；15-第一液氢输送管；16-第二液氢输送管；17-高压氢气输送管。
具体实施方式
为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
图1示出了一种液氢储氢型加氢站混合加注系统，包括与站用液氢储罐1相连接的35MPa氢气加注单元和70MPa氢气加注单元，35MPa氢气加注单元包括依次相连的第一液氢输送管15、高压汽化器4、90MPa缓冲瓶组5、45MPa缓冲瓶组7以及第一加氢机8，第一液氢输送管15的输入端通过液氢泵2与站用液氢储罐1相连通；70MPa氢气加注单元包括第二液氢输送管16、高压氢气输送管17、气液混合器12和第二加氢机13，第二液氢输送管16的输入端通过液氢泵2与站用液氢储罐1相连通，高压氢气输送管17的输入端与高压汽化器4的输出端相连通，第二液氢输送管16和高压氢气输送管17的输出端均与气液混合器14的输入端相连通，气液混合器14的输出端与第二加氢机13相连接，第一加氢机8对35MPa车载储氢气瓶9进行加注，第二加氢机13对70MPa车载储氢气瓶14进行加注。
作为本发明的具体实施例，优选的，第一液氢输送管15和第二液氢输送管16均通过流体分离器3与液氢泵2相连通，流体分离器3可以控制第一液氢输送管15和第二液氢输送管16中的氢气流量；在90MPa缓冲瓶组5和45MPa缓冲瓶组7之间设置有减压阀6；在第二液氢输送管16和高压氢气输送管17上分别设置有第一截止阀10和第二截止阀11；90MPa缓冲瓶组5和45MPa缓冲瓶组7均由多个高压储氢气瓶并联组成，并分为高中低三个压力级，当45MPa缓冲瓶组7中的氢气压力不足以加注时，由90MPa缓冲瓶组5对45MPa缓冲瓶组7进行补气至45MPa；高压汽化器4由环境换热器和热交换器组成，高压汽化器4出口端的氢气温度为293K。
参照图2，对本实施例具体工作过程及原理作如下介绍：
站用液氢储罐1中的液氢温度通常在20K，通过液氢泵2将液氢泵出，通过流体分离器3对液氢进行分离，分别输送至第一液氢输送管15和第二液氢输送管16。第一液氢输送管15中的氢气的温度约为50K，压力为90MPa；第二液氢输送管16中的氢气通过高压汽化器4升温至293K、90MPa，升温后的氢气可以储存至90MPa缓冲瓶组5中，也可以输送至气液混合器12中，输送至气液混合器12中的氢气与从第一液氢输送管15中送入的低温高压氢气混合，得到233K、85MPa的氢气，从而通过第二加氢机13对70MPa车载储氢气瓶14进行加注。
上述的35MPa氢气加注单元，通过45MPa缓冲瓶组7经第二加氢机8对35MPa车载储氢气瓶9进行加注。当加注压差<2MPa时停止加注，并通过90MPa缓冲瓶组5经过减压阀6后对45MPa缓冲瓶组7进行补气，待90MPa缓冲瓶组5中的压力不足以加注时，调节流体分离器3，通过液氢泵2对90MPa缓冲瓶组5进行加注。
在上述的一种液氢储氢型加氢站混合加注系统的工作原理中，需要对阀门的开合进行控制，控制逻辑如图2所示。控制逻辑的关键在于90MPa缓冲瓶组5中的压力是否足以对45MPa缓冲瓶组7进行补气，若不能则需要关闭第一截止阀10和第二截止阀11，先对90MPa缓冲瓶组5进行加注，在此加注过程中，不能对70MPa车载储氢气瓶14进行加注。
作为具体的实施例，对2个62L的70MPa车载储氢气瓶14进行加注，加注时间3min，加注质量为4.844kg，总流量1.615kg/min，第一液氢输送管15中的氢气温度为50K，高压氢气输送管中17的氢气温度为293K，二者在气液混合器12中混合后的温度为233K，则第一液氢输送管15的流量为0.455kg/min，高压氢气输送管17的流量为1.153kg/min。
上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。
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