[发明专利]一种一站式站内制氢加氢工作站及使用方法

说明书

本发明公开了一种一站式站内制氢加氢工作站及使用方法，包括氨制氢装置、储热装置、第一换热系统和氢纯化分离装置，氨制氢装置包括氨裂解反应器、氨供给组件；储热装置包括与光伏电、风电和低谷市电连接的电力接入模块，用于将电能转换为热能的电热转换元件、用于蓄热的蓄热件，电力接入模块、电热转换元件与蓄热件依次连接；第一换热系统用于将蓄热件的热量传递给氨裂解反应器；氢纯化分离装置对氨裂解反应器出来的混合气进行纯化分离。采用风力发电已及光伏发电技术，使制氢综合成本大大降低，在太阳能不充足的地方还可以采用价格低廉的低谷市电继续加热，然后通过蓄热件储热，实现24小时稳定生产，只需运输和储存氨即可。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，特别涉及一种一站式站内制氢加氢工作站及使用方法。

背景技术

氢能技术发展迅速，氢气的市场前景也越来越广阔。加氢站是给氢能车辆加氢的重要终端，目前常见的加氢工作站基本上都是通过化工制氢，然后运输到加氢工作站给氢能汽车加氢。制氢技术主要有煤化工制氢技术和电解水制氢技术。煤化工制氢技术本身存在污染问题，电解水制氢技术存在成本高的问题，而一般的太阳能制氢技术由于没有低成本的储能系统，导致效率不佳，成本过高的问题；加氢站的氢气需要经过运输和大量储存，而氢气最大成本就是运输和储存成本，还存在极大的安全隐患；以及现有技术会通过氨裂解来实现制造氢，但是现有的氨裂解制氢效率低。

发明内容

本发明目的在于提供一种一站式站内制氢加氢工作站及使用方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明提供一种一站式站内制氢加氢工作站，其包括：氨制氢装置、储热装置、第一换热系统和氢纯化分离装置，氨制氢装置包括氨裂解反应器、给氨裂解反应器供给氨的氨供给组件；储热装置包括与光伏电、风电和低谷市电连接的电力接入模块，用于将电能转换为热能的电热转换元件、用于蓄热的蓄热件，所述电力接入模块、电热转换元件与蓄热件依次连接；第一换热系统用于将蓄热件的热量传递给氨裂解反应器；氢纯化分离装置对氨裂解反应器出来的混合气进行纯化分离。

本发明的有益效果是：在使用时，电力接入模块分别与光伏电、风电和低谷市电连接，电力接入模块通过电热转换元件将电能转化成热能并存储于蓄热件，当需要氢气时，氨供给组件给氨裂解反应器提供氨气，同时第一换热系统将蓄热件中的热量提供给氨裂解反应器，以作为氨裂解反应热，氨气在氨裂解反应器中进行裂解反应而裂解出氢气，从氨裂解反应器出来的混合气经过氢纯化分离装置进行纯化分离，而获得高纯的氢气。采用风力发电已及光伏发电技术，使制氢综合成本大大降低，在太阳能不充足的地方还可以采用价格低廉的低谷市电继续加热，然后通过蓄热件储热，实现24小时稳定生产，避开了白天电费较高和用电高峰期，加氢工作站在运行时，只需运输和储存氨即可，区别于以往的加氢站需要运输和储存大量的氢气。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氨供给组件包括依次连接于氨裂解反应器氨进口的液氨罐和汽化换热器，所述氨裂解反应器的混合气出口通过汽化换热器换热侧与氢纯化分离装置连接。

本方案采用液氨罐来存储液氨，在制氢时，液氨经过汽化换热器汽化，将液氨汽化成氨气，氨气再进入氨裂解反应器进行裂解反应，其中汽化换热器的换热侧连接于氨裂解反应器与氢纯化分离装置之间，汽化换热器的热源来源于氨裂解反应器出来高温混合气，高温混合气经过汽化换热器降温，将热传递给液氨，将液氨汽化。

作为上述技术方案的进一步改进，所述液氨罐的出口安装有计量泵。

本方案通过计量泵泵入汽化换热器中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述氢纯化分离装置包括依次连接的分子筛吸附器、PSA提纯系统，所述分子筛吸附器与汽化换热器连接，所述第一换热系统还用于将蓄热件的热量传递给分子筛吸附器，所述分子筛吸附器将分离出的氨气送回至氨裂解反应器。