[发明专利]一种用于氢液化系统的安全保护装置

说明书

一种用于氢液化系统的安全保护装置，属于氢液化技术领域，包括液氢储罐(1)、液氢排放出口管道(2)、专用快接头(3)、不合格液氢截止阀(4)、不合格液氢管道(5)、第一事故汽化器前端截止阀(6)、第二事故汽化器前端截止阀(7)、第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)、第一事故汽化器后端截止阀(10)、第二事故汽化器后端截止阀(11)、事故汽化器出口管道(12)、事故加热器(13)、事故加热器出口管道(14)以及火炬系统(15)等组件。优点在于，能够确保氢气液化系统安全、稳定运行，既可将系统中纯度不合格的液氢组分与液氢储罐本体超压放散的气液混合组分进行收集、气化焚烧处理；又能保障事故状态下，将大量液氢快速气化并送至火炬系统进行安全焚烧、排放等。

技术领域

本发明属于氢液化技术领域，特别涉及一种用于氢液化系统的安全保护装置，适用于纯度不合格的液氢组分、液氢储罐放散口气液混合组分及氢液化系统事故状态下的安全排放。

背景技术

在“碳达峰、碳中和”双目标的推动下，氢能产业发展成为我国工业发展的热点，氢能正处于大力发展的关键时期。氢能被视为21世纪最具潜力的二次能源，氢能的开发与利用已经成为新一轮世界能源变革的重要方向。本世纪以来，以美国为首的西方发达国家相继制定了氢能发展规划，我国在氢能全生命周期商业化应用中诸如制取、储运、应用等各环节还不够成熟，而氢液化方式储运是其中的瓶颈环节。据不完全统计，今年以来，中央各部委以及全国近30多个省份出台了百项以上氢能发展规划与相关支持、配套政策，集中科研力量发展氢能源，尤其是突破大型氢液化装置与工艺难题迫在眉睫，从而缩短与西方发达国家的差距，意义十分重大。

氢气压缩机出口的产品氢气以氦循环及氢循环方式实现氢液化过程。氦循环主要采用闭路氦制冷提供液化氢气的制冷量。氢循环以氢气进入冷箱，通过与返流的冷氮气及冷氦气换热，冷却至80K后，再通过节流膨胀液化，过冷液氢从冷箱输送到液氢贮罐。在氢液化装置运行时，液氢纯度可能存在未达标情况，此部分液体需进行安全排放；在液氢储罐本体超压时，需要排放设备内积存的大量气液混合组分；液氢系统在事故状态下，同样需要将大量液氢进行安全排放，保障系统及人身财产安全。低温液氢绝对温度约-253℃，其氢含量约99.9999％。由于低温液氢温度极低，且有易燃易爆等危险属性。若不能妥善处理，势必对排放源附近设备、土建基础和周边环境、人员带来极大危害。

对于上述问题，若采用直接现场对空排放，低温液氢与氢气会发生聚集，由于其比空气比重大，设备需要极大的布置空间以保证安全；目前，国家暂时也无相关强制性或推荐性规范允许液氢直接排放。若液氢系统发生火灾等事故，低温液氢在环境温度下将迅速气化，氢气浓度会在事故范围内发生团聚，此时遇到明火后极易发生爆炸事件，危害极其严重。因此，氢液化系统急需一种安全、经济的液氢排放处理装置与措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氢液化系统的安全保护装置，既可以在氢液化装置运行时，将系统中纯度不合格的液氢组分与液氢储罐本体超压放散的气液混合组分进行收集、气化处理；还能保障液氢系统在事故状态下，将大量液氢快速气化并送至火炬装置进行安全焚烧、排放；保证了液氢系统区域及外部环境不受影响，解决了氢液化过程中的安全隐患，从而保障整体系统运行的安全性，满足生产需求。

本发明主要包括包括液氢储罐1、液氢排放出口管道2、专用快接头3、不合格液氢截止阀4、不合格液氢管道5、第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12、事故加热器13、事故加热器出口管道14以及火炬系统15等组件。