[发明专利]一种适用于35MPa或70MPa加注压力的加氢方法

说明书

本发明公开了适用于35或70MPa加注压力的加氢方法和系统，加氢系统包括站内制氢单元、外供氢单元、缓冲罐、低压氢气压缩单元、低压储氢单元、高压氢气压缩单元、高压储氢单元和加氢单元；所述加氢方法采用上述加氢系统进行氢气加注。与现有技术相比，本发明的氢源可来自站内制氢和外供氢两种，提高了加氢站的可靠性；并且，既可在站内制氢设备故障或出力不满足加氢站用氢量时利用长管拖车外供氢至加氢站进行补充，也可在站内制氢能力超过加氢站自用氢气量时，直接向空载长管拖车充装并外售氢气；设置了2种不同设计压力等级的压缩设备以及储氢瓶组，减少高压储氢瓶数量，降低了氢气储存的危险性；并且，各项操作能够彼此独立，互不影响。

技术领域

本发明涉及氢能技术领域，更具体地讲，涉及一种适用于35MPa或70MPa加注压力的加氢方法。

背景技术

氢能源作为一种高效、清洁、可持续发展的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，以氢燃料电池汽车为主的交通领域是氢能利用的重要方向之一。现阶段制约氢能在交通领域利用发展的瓶颈主要是加氢站的建设，加氢基础设施不足，成为当前我国氢能产业发展面临的最大阻碍。

加氢站氢的来源主要分为外供氢和站内制氢两类。站内制氢加氢站在国外已较为成熟，而在国内正在运营的加氢站，因受到各种因素制约，均采用外供氢方式。但随着技术的不断成熟、我国相关法律法规的不断完善，站内制氢预计将成为我国加氢站未来的发展趋势。

加氢站的氢气加注压力目前有35MPa、70MPa两种。其中，35MPa加注压力的加氢站较为常见(国内运营的加氢站大部分均为35MPa加注)，其终端用户包括燃料电池公交车、物流车等；70MPa加注压力的加氢站国内目前仍较少，其终端用户主要为小轿车等。

目前世界范围内已有的35MPa或70MPa加注压力的常规加氢站，其工艺系统流程基本如图1、图2所示。

如图1所示，经站内制氢提纯设备1＇产出的0.6～3MPa的氢气暂存于缓冲罐2＇中，经氢气压缩设备3＇(多级压缩机或泵)增压至40Mpa以上(如45MPa)或80MPa以上(如87.5MPa)，经阀门7＇、8＇、9＇分别储存于储氢瓶组4＇中。储氢瓶组4＇由多个额定工作压力均为45MPa或87.5MPa的储氢瓶组成，并被划分为高、中、低压三种等级储氢瓶。

如图2所示，经氢气长管拖车11＇运输而来的5～20MPa的氢气，由氢气卸料装置12＇卸料之后，经氢气压缩设备3＇(压缩机或泵)增压至80MPa以上(如87.5MPa)，经阀门7＇、8＇、9＇分别储存于储氢瓶组4＇中。储氢瓶组4＇由多个额定工作压力均为87.5MPa的储氢瓶组成，并被划分为高、中、低压三种等级储氢瓶。

在通过加注压力为35MPa或70MPa的加氢机5＇向终端用户6＇加注氢气时，氢气压缩设备3＇停运，首先由低压储氢瓶经阀门9＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢，待二者压力平衡后，若终端用户6＇氢气充装压力达不到要求(如35MPa或70MPa)，则继续切换至中压储氢瓶经阀门8＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢并至压力平衡，最后切换至高压储氢瓶经阀门7＇、10＇及加氢机5＇向终端用户6＇加氢至压力平衡，最终使终端用户6＇的氢气充装压力达到要求值(如35MPa或70MPa)。

随着储氢瓶组4＇中氢气的消耗，其压力不断下降。当高压储氢瓶中的氢气压力低于某一压力要求时(如35MPa或70MPa)，停止储氢瓶组4＇向加氢机5＇的供气。此时启动压缩设备3＇，抽取上游站内制氢设备出口缓冲罐或外供氢长管拖车内的氢气经增压后依次对储氢瓶组4＇中的各储氢瓶充装氢气，并使其压力恢复至要求值(如40～45MPa或80～87.5MPa)。此时也可由压缩设备3＇直接经阀门10＇向加氢机5＇供气，但需关闭阀门7＇、8＇、9＇。

由上述过程可知，常规35MPa或70MPa加注压力加氢站工艺系统存在以下问题：