氢气压缩系统和制加氢一体站的制作方法

    专利2026-09-23  16


    本发明涉及氢能设备,尤其涉及一种氢气压缩系统和制加氢一体站。


    背景技术:

    1、当前针对日加注量2000kg/天以上的大型制氢加氢一体站技术方案,设计采用了多级压缩与分段存储相结合的复杂系统结构。这种结构专为适应高压氢气的大规模生产及即时加注需求而定制。在这一系统中,核心设备包括多台氢气压缩机,通过协同运行,以实现从电解产生的低压氢气逐步升压至满足汽车燃料电池等终端应用所要求的高压储氢条件。

    2、在实际工程布局上,制氢加氢一体站中通常由充装压缩机首先执行初步升压任务,将电解槽产出的低压氢气提升至中压水平。随后,这些经过初步压缩的氢气分别被送入大量的中压储气罐进行暂存和稳压处理。

    3、然而,由于需要布置多台压缩机以及配套数量众多的同等压力等级储气罐,导致了整体项目的投资成本大幅度增加,并且产生了较大的占地面积需求。不仅显著增加了整体项目的投资成本,还导致了占地空间的巨大需求,从而在城市规划和有限土地资源利用方面形成了挑战。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种氢气压缩系统和制加氢一体站,用以解决现有技术中的制氢加氢一体站系统的构建成本和空间需求过高的缺陷,实现降低系统占地面积和构建成本。

    2、本发明提供一种氢气压缩系统,包括:一级压缩机构,包括连接于制氢系统的隔膜压缩机,所述隔膜压缩机用于从所述制氢系统中获取低压氢气,并加压生成一级压缩氢气向下游输送;二级压缩机构,设置于所述一级压缩机构的下游,包括相互并联设置的第一液驱压缩机和第二液驱压缩机,所述第一液驱压缩机和所述第二液驱压缩机同步运行,用于将所述一级压缩氢气加压生成二级压缩氢气向下游输送;三级压缩机构,设置于所述二级压缩机构的下游,包括第三液驱压缩机,所述第三液驱压缩机用于将所述二级压缩氢气加压生成三级压缩氢气。

    3、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述隔膜压缩机包括相互并联的第一膜头侧和第二膜头侧;所述第一膜头侧和所述第二膜头侧执行同步且相反的动作,在所述第一膜头侧和所述第二膜头侧中的一者吸入所述低压氢气的情况下,另一者向下游输送所述一级压缩氢气。

    4、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述第一膜头侧和所述第二膜头侧具有相同大小的工作腔。

    5、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述第一液驱压缩机、所述第二液驱压缩机和所述第三液驱压缩机,各自均包括中间加载油缸,和设置于所述中间加载油缸两侧的气缸。

    6、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述第一液驱压缩机、所述第二液驱压缩机和所述第三液驱压缩机三者的气缸的缸径相同。

    7、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述隔膜压缩机的下游连接有一级冷却套管;所述第一液驱压缩机和所述第二液驱压缩机的下游连接有二级冷却套管;所述第三液驱压缩机的下游连接有三级冷却套管。

    8、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述一级冷却套管的下游连通至低压缓冲罐;所述二级冷却套管的下游连通至中压储气罐;所述三级冷却套管的下游连通至高压储气罐。

    9、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,所述第一液驱压缩机、所述第二液驱压缩机和所述第三液驱压缩机分别单独撬装布置。

    10、根据本发明提供的一种氢气压缩系统,包括检测组件,所述检测组件包括压力表和温度计;在所述一级压缩机构、所述二级压缩机构和所述三级压缩机构各自的上游位置和下游位置分别设置有所述检测组件。

    11、本发明还提供一种制加氢一体站,包括以上任一种实施方式所述的氢气压缩系统。

    12、本发明提供的氢气压缩系统和制加氢一体站,通过优化整合设备和压缩流程,以显著减少整体占地面积,并降低成本。

    13、其中,氢气压缩系统在一级压缩机构中,采用隔膜压缩机与上游的制氢系统直接相连,实现从制氢系统产出的低压氢气进行初步升压。隔膜压缩机因其在低压吸气处高效的特点,在此阶段能够有效保障气体排量。二级压缩机构利用第一液驱压缩机和第二液驱压缩机并联工作,使得这两台液驱压缩机可以同步运行,共同向三级压缩机构输送二级压缩氢气。再通过三级压缩机构的第三液驱压缩机对二级压缩氢气再进行一次增压处理,最终得到满足更高压力要求的三级压缩氢气。根据液驱加氢压缩机在高压处能效更高,从而在二级和三级压缩过程中,可靠保障压缩效果。

    14、在满足同样气体排量需求的条件下,本发明的氢气压缩系统凭借更高的压缩机利用效率优势,得以减少所需压缩机的数量以及配套储气罐的规模,进而大幅度降低了整个系统的空间占用和建设投入。制加氢一体站采用了本发明的氢气压缩系统,因而具有相同的技术效果。



    技术特征:

    1.一种氢气压缩系统,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述隔膜压缩机包括相互并联的第一膜头侧(11)和第二膜头侧(12);

    3.根据权利要求2所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述第一膜头侧(11)和所述第二膜头侧(12)具有相同大小的工作腔。

    4.根据权利要求1所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述第一液驱压缩机(21)、所述第二液驱压缩机(22)和所述第三液驱压缩机(31),各自均包括中间加载油缸,和设置于所述中间加载油缸两侧的气缸。

    5.根据权利要求4所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述第一液驱压缩机(21)、所述第二液驱压缩机(22)和所述第三液驱压缩机(31)三者的气缸的缸径相同。

    6.根据权利要求1中的任一项所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述隔膜压缩机的下游连接有一级冷却套管(13);

    7.根据权利要求6所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述一级冷却套管(13)的下游连通至低压缓冲罐(14);

    8.根据权利要求1-7中的任一项所述的氢气压缩系统,其特征在于,所述第一液驱压缩机(21)、所述第二液驱压缩机(22)和所述第三液驱压缩机(31)分别单独撬装布置。

    9.根据权利要求1-7中的任一项所述的氢气压缩系统,其特征在于,包括检测组件,所述检测组件包括压力表(41)和温度计(42);

    10.一种制加氢一体站,其特征在于,包括权利要求1至9中的任一项所述的氢气压缩系统。


    技术总结
    本发明提供一种氢气压缩系统和制加氢一体站,氢气压缩系统包括:一级压缩机构,包括连接于制氢系统的隔膜压缩机,隔膜压缩机用于从制氢系统中获取低压氢气,并加压生成一级压缩氢气向下游输送;二级压缩机构,设置于一级压缩机构的下游,包括相互并联设置的第一液驱压缩机和第二液驱压缩机,第一液驱压缩机和第二液驱压缩机同步运行,用于将一级压缩氢气加压生成二级压缩氢气向下游输送;三级压缩机构,设置于二级压缩机构的下游,包括第三液驱压缩机,第三液驱压缩机用于将二级压缩氢气加压生成三级压缩氢气。根据本发明的方案能够降低制加氢系统的占地面积和构建成本。

    技术研发人员:王志民,朱林,肖勇
    受保护的技术使用者:三一氢能有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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