[发明专利]一种加氢机前氢气冷却方法

说明书

本发明公开了一种加氢机前氢气冷却方法，该方法包括如下步骤：1)将冷却剂引入冷却器；2)将氢气引入冷却器并进行加注；所述的冷却剂为液氮。本发明具有如下有益效果：1)取消了冷却剂循环冷却系统，降低了一次投资成本低和系统的运行维护成本；2)冷却剂采用液氮，避免了冷却剂对设备的腐蚀，增加了系统的安全性，换热效率高，可实现加氢机快速为汽车加氢的要求；3)冷却剂采用液氮，在冷却氢气后稍加处理排空即可，无污染物的排放。

技术领域

本发明涉及加氢站技术领域，尤其涉及一种加氢机前氢气冷却方法。

背景技术

氢被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，氢能在解决能源危机、全球变暖及环境污染等问题方面将发挥越来越重要的作用。作为氢能在交通运输方面的重要用途之一，氢燃料电池汽车使用越来越广泛。加氢站之于氢燃料电池汽车，犹如加油站之于传统燃油汽车、充电桩之于电动汽车，是氢能在交通、运输等领域关键的环节。

加氢站核心设备包括压缩机、固定储氢设施、加氢机，这三大设备的性能参数决定了加氢站的整体加注能力和储氢能力。加氢机的主要功能是为氢燃料电池汽车的车载储氢瓶进行加注。由于加氢机在氢气加注时有“焦-汤效应”，导致氢气温度上升，因此加注过程中如何防止氢气温度不断升高是加氢机的关键性能之一。目前国内主要的35MPa加氢机生产商在应对加注时氢气升温主要有两种方式：1)在加氢机内设置与汽车车载瓶相连接的通讯接口，将加注过程中车载气瓶的温度和压力信号输入到加氢机内，实现自动调节氢气升压速率，达到控制氢气温度的效果；2)采用加氢前预冷的方式。氢气进入加氢机前首先通过一台外置换热器进行换热，使氢气温度下降后对车载气瓶进行加注。由于加氢前预冷的方式在实现快速加氢方面有优势，可减少氢气加注的时间和应对日常较多的加注车辆，目前加氢前预冷的方式得到广泛应用。

目前常用的加氢机前冷却方法多采用水作为冷却剂来冷却氢气，再采用水冷或空冷等方式来冷却水，达到循环使用水的目的；或采用冷却剂冷却氢气，再采用水冷或其它方法来冷却冷却剂。中国专利201710035200.4公开了一种增压、加氢装置，采用换热器、风冷机、离心泵和冷却介质容器组成的闭式冷却水系统，将降温后的氢气通过控制系统安全、定量的输送到氢燃料电池汽车中，但总体来说冷却系统流程长、设备多；专利CN202010590538.8提供了撬装加氢站的冷却系统，该冷却系统包括隔膜压缩机、印刷电路板式PCHE换热器、加氢机以及水冷机组，将印刷电路板式PCHE换热器结合隔膜压缩机、水冷机组实现对加氢机前氢气的冷却，其中印刷电路板式PCHE换热器利用冷却剂对氢气进行冷却，结合隔膜压缩机、水冷机组，通过对管路的循环使用设计，通过水冷机组的冷却液的一级冷却即对氢气实现压缩与换热，无需二级冷却，具备较高的换热效率，但总体来说系统投资较高，运营、检维修工作量大等情况。另外，若采用水或其它冷却剂冷却氢气，目前冷却剂或多或少都有腐蚀性，有可能导致冷却换热器的腐蚀损坏，增加系统的运行维护成本和安险隐患，氢气压力高而冷却剂的压力往往较低，一旦出现泄露在巨大压差作用下将导致大量氢气涌入冷却剂一侧，氢气易爆，存在较大安全隐患。

总之，加氢机前氢气冷却无论是用水或其它冷却剂，均是通过较复杂系统来实现冷却剂的循环使用，系统复杂，造成较高的一次投资、运行维护成本和安全风险，需要开发新的冷却方法和设备。

发明内容

为了解决现有技术存在的加氢机前氢气冷却系统复杂、一次投资、运行维护成本和安全风险高的问题，本发明提供一种加氢机前氢气冷却方法，以降低系统复杂程度，降低系统运维成本，提高系统的安全性。

本发明提供的加氢机前氢气冷却方法包括如下步骤：

1)将冷却剂引入冷却器：

打开冷却剂入口阀门，从冷却剂存储器中将冷却剂引入到冷却器中，冷却剂在冷却器内膨胀释放冷量，冷却器内整体温度得到降低；通过冷却剂出口温度计，测得冷却剂出口温度达到预定温度后，同时关闭冷却剂入口阀门和冷却剂出口阀门，在冷却剂入口阀门和冷却剂出口阀门的共同作用下，冷却剂在冷却器中保温保压；