[发明专利]一种氢液化系统

权利要求书

1.一种氢液化系统，其特征在于，包括氦压缩机单元、一级换热器组件、预冷级透平膨胀机组、二级换热器组件、制冷级透平膨胀机组和氢节流阀，其中，所述一级换热器组件包括第一一级换热器和第二一级换热器；

所述氦压缩机单元的高压出口和所述第一一级换热器的高压入口连接，所述第一一级换热器的高压出口和第二一级换热器的高压入口连接，所述第二一级换热器的高压出口和所述二级换热器组件的高压入口连接；

所述预冷级透平膨胀机组的入口和所述第一一级换热器的高压出口连接，所述预冷级透平膨胀机组的出口和所述第二一级换热器的低压入口连接；

所述制冷级透平膨胀机组的入口和所述二级换热器组件的高压出口连接，所述制冷级透平膨胀机组的出口和所述二级换热器组件的低压入口连接；

所述第一一级换热器设有氢气入口，所述第一一级换热器、所述第二一级换热器和所述二级换热器组件沿氢传输方向设置，所述二级换热器组件设有液氢出口，所述第二一级换热器和所述二级换热器组件均填充有正仲氢催化剂；

所述氢节流阀设于所述二级换热器组件沿氢传输方向的最末端一个二级换热器的入口或出口；

所述预冷级透平膨胀机组为单级透平、多级透平串联或多级透平并联的结构；

所述预冷级透平膨胀机组包括第一透平膨胀机和第二透平膨胀机，所述第一透平膨胀机和所述第二透平膨胀机串联连接，所述第一透平膨胀机的入口和所述第一一级换热器的高压出口连接，所述第二透平膨胀机的出口和所述第二一级换热器的低压入口连接；

离开所述氦压缩机单元的高压氦气进入到冷箱的所述第一一级级换热器，被低压氦气回气冷却到120K左右，从所述第一一级级换热器的高压出口流出后，一股进入所述预冷级透平膨胀机组，降温至80K通过所述第二一级换热器的低压入口回流，另一股通过所述第二一级换热器被冷却至80K，再被引入到第一低温吸附器中以去除空气等杂质微量气体污染物。

2.如权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述氦压缩机单元包括氦压缩机组件和设于所述氦压缩机组件和所述第一一级换热器之间的油分离组件。

3.如权利要求2所述的氢液化系统，其特征在于，所述油分离组件包括依次设置的多级凝聚式过滤器、一级活性炭吸附筒和一级除尘过滤器。

4.如权利要求2所述的氢液化系统，其特征在于，所述氦压缩机单元还包括氦气缓冲罐、加载控制阀、卸载控制阀和旁通调节阀，所述加载控制阀和所述卸载控制阀串联连接，所述加载控制阀和所述油分离组件连接，所述卸载控制阀和所述氦压缩机组件连接，所述旁通调节阀的一端和所述加载控制阀和所述油分离组件之间的连接管路连接，所述旁通调节阀的另一端和所述卸载控制阀和所述氦压缩机组件之间的连接管路连接，所述氦气缓冲罐与所述加载控制阀和所述卸载控制阀之间的连接管路连接。

5.如权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，所述二级换热器组件包括沿低压氦气回流方向依次设置的第四二级换热器、第三二级换热器、第二二级换热器和第一二级换热器。

6.如权利要求5所述的氢液化系统，其特征在于，所述制冷级透平膨胀机组为单级透平、多级透平串联或多级透平并联的结构。

7.如权利要求6所述的氢液化系统，其特征在于，所述制冷级透平膨胀机组包括第三透平膨胀机及第四透平膨胀机，所述第三透平膨胀机的入口和所述第一二级换热器的高压出口连接，所述第三透平膨胀机的出口和所述第三二级换热器的高压入口连接，所述第四透平膨胀机的入口和所述第三二级换热器的高压出口连接，所述第四透平膨胀机的出口和第四二级换热器的低压入口连接。

8.如权利要求1所述的氢液化系统，其特征在于，还包括第一低温吸附器和第二低温吸附器，所述第一低温吸附器设于所述第二一级换热器的高压出口和所述二级换热器组件的高压入口之间，所述第二低温吸附器设于第二一级换热器的氢出口和所述二级换热器组件的氢入口之间。