[发明专利]一种带自循环的氢气二级增压系统

说明书

本发明公开了带自循环的氢气二级增压系统，包括：一级、二级隔膜压缩机，一级隔膜压缩机的进气口与一级进气管路的一端相连，一级进气管路上设有第一截止阀，一级隔膜压缩机的出气口通过二级进气管路与二级隔膜压缩机的进气口相连，二级隔膜压缩机的出气口与出气管路的一端相连，出气管路上设有第二截止阀，自循环管路的一端与一级进气管路相连，自循环管路的另一端与出气管路相连，第一、第二截止阀位于自循环管路的两端之间，自循环管路上设有第三截止阀和调压阀，二级进气管路上设有一级增压换热器，出气管路上设有二级增压换热器。所述的氢气二级增压系统能严格控制氢气温升使氢气温度不超标、不充装时能使压缩机循环工作避免频繁启停。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池汽车加注领域，具体涉及一种带自循环的氢气二级增压系统。

背景技术

进入氢燃料电池汽车的氢气纯度需大于99.97%，且氢气易燃易爆。隔膜压缩机以其密封性好，增压输送过程无泄漏、被压缩气体不与任何其他介质接触，气体纯度高、排气压力高，进排气压力调整范围大等优点，广泛应用于加氢站高压氢气增压。然而高压氢气加注压力等级高达35MPa/70MPa，高压氢气焦耳-汤姆逊温升效应显著，且根据 API618 标准规定，氢气压缩机的排气温度不应超过135℃，高压氢气的加注温度不应超过85℃。

现有的氢气增压系统，包括：一台隔膜压缩机，隔膜压缩机的进气口与进气管路的一端相连，进气管路的另一端用于与外接氢气源相连，隔膜压缩机的出气口与出气管路的一端相连，出气管路的另一端与顺序控制盘相连，通过顺序控制盘可以为各个高压氢气储罐充气，然后在通过加氢机将高压氢气储罐中的高压氢气加注至氢燃料电池汽车中。现有的氢气增压系统存在隔膜压缩机在将低压氢气直接增压至70MPa过程中氢气温升容易超标、隔膜压缩机频繁启停导致膜片易破的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种在氢气增压过程中能严格控制氢气温升使氢气温度不超标、在不充装时能使隔膜压缩机循环工作避免频繁启停的带自循环的氢气二级增压系统。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种带自循环的氢气二级增压系统，其特征在于：包括：一级隔膜压缩机和二级隔膜压缩机，一级隔膜压缩机的进气口与一级进气管路的一端相连，一级进气管路上设置有一个第一截止阀，一级进气管路的另一端用于与外接氢气源相连，一级隔膜压缩机的出气口通过二级进气管路与二级隔膜压缩机的进气口相连，二级隔膜压缩机的出气口与出气管路的一端相连，出气管路上设置有一个第二截止阀，自循环管路的一端与一级进气管路相连，自循环管路的另一端与出气管路相连，第一、第二截止阀位于自循环管路的两端之间，自循环管路上设置有一个第三截止阀和一个调压阀，在二级进气管路上设置有一个一级增压换热器，在出气管路上设置有一个二级增压换热器，一级、二级增压换热器均能通过与氢气热交换而给氢气降温。

进一步的，前述的一种带自循环的氢气二级增压系统，其中：还设置有一条带截止阀的直充管路，直充管路的一端与一级进气管路相连，直充管路的另一端与出气管路相连，第一、第二截止阀位于直充管路的两端之间。

进一步的，前述的一种带自循环的氢气二级增压系统，其中：还设置有一条中间管路，中间管路的一端与一级进气管路相连，中间管路的另一端与出气管路相连，中间管路位于第一、第二截止阀之间，中间管路上设置有一个第四截止阀。

进一步的，前述的一种带自循环的氢气二级增压系统，其中：还设置有吹扫管路和放散管路，吹扫管路的一端与一级进气管路相连，吹扫管路的另一端用于与吹扫气源相连，一级进气管路、二级进气管路、中间管路、一级隔膜压缩机、二级隔膜压缩机、出气管路、自循环管路均通过管道与放散管路相连。

进一步的，前述的一种带自循环的氢气二级增压系统，其中：第一、第二、第四截止阀为气动阀，第三截止阀为电动阀，第一、第二、第四截止阀均通过带阀门的管道与吹扫管路相连，使得驱动第一、第二、第四截止阀动作的气体能由吹扫气源提供。