[发明专利]一种高效液氢加氢站加氢系统及方法

说明书

本发明披露了一种用于液氢加氢站加氢系统及方法。加氢站储罐内液氢经低压加注泵增压至4‑8bar，一股低压液氢与增压后储罐BOG混合冷凝，冷凝液氢经高压泵增压至700‑900bar，进入空温式气化器气化回温后进入高中压储氢瓶组储存，采用高压泵出口低温氢与高中压气氢比例混合实现氢气加注降温，气化后的低温氢也可直接用于加注；另一股低压液氢直接用于液氢加注。储罐内BOG也可以采用氢燃料电池热电联产方式，热电站内自用，实现储罐BOG回收利用。通过对系统参数监控与阀门时序控制，实现先中压后高压阶式氢气加注。翅片管空温式气化器布置在液氢储罐外壁周围，减少BOG蒸发率，可适用于站场式/橇装式加氢站。

技术领域：

属于液氢储存加注技术领域，重点在于适用于橇装和站场式的液氢加注站的安全高效、紧凑可靠技术。

背景技术

氢能是实现双碳目标的关键途径，交通领域是氢气最主要的应用领域，未来全球的汽车加氢产业将迎来快速发展，加氢站建设也将蓬勃发展。

目前，加氢站主要是高压气态氢储存加注方式，液氢储存加注具有占地小，效率高，安全可靠的优势，随着加氢产业的发展，液氢加注是产业发展的必然趋势。近些年全球新建加氢站以液氢站为主，约1/3为液氢站，我国液氢加氢站刚刚起步。但液氢加注站遇到的主要技术难点：蒸发气的高效处理，高压压缩机的可靠性，液氢冷能的有效利用，如何将装置设计的高效紧凑等。

CN 113775923 A发明专利公开了液氢加注方法。与本发明不同之处在于该发明仅用于液氢加注，无高压气态氢气加注，液氢加注时设置了从车载瓶的BOG返回管线，进行BOG返回计量，系统复杂，也未提出液氢储罐蒸发气的处理方法。

CN 108561749 A发明专利公开了一种应用于液氢加氢站的混合加注系统。与本发明不同之处在于该发明对于液氢储罐BOG直接进行高压压缩，能耗高，对BOG压缩机要求高；高压泵出口液氢冷能回收采用冷媒与高压液氢换热，冷媒循环再与液氮循环换热，冷能利用系统复杂，效率低。直接采用高压泵出口液氢给车加注，需要降压，能效低。

CN 112050080 B发明专利公开了一种液氢加氢站分布式控制系统、控制方法及测控系统。与本发明不同之处在于该发明仅用于液氢气化高压加注工艺的测控，对于工艺完全不同的本发明不适用。

CN 113531388 A和CN 113701049 A两项发明专利、公开了一种液氢加氢站冷量回收利用系统及控制方法。与本发明不同之处在于该发明提出的冷量回收利用和冷却高压氢气的方法，需要冷媒循环和冷水机组循环两套系统，系统复杂能效低，而且采用高压压缩机进行氢气增压至900bar。

CN 113375045 A发明专利公开了一种液氢加氢站BOG回收利用系统及方法。与本发明不同之处在于该发明回收利用BOG的方法仅是将BOG加热，压缩到20MPa后，储存在低压储氢瓶中，作为加注过程的低压一级加注，而本发明提出了仅需将BOG低压压缩至5-8bar，再利用液氢冷能将BOG在PCHE换热器内冷凝后多方式高效利用方法。

CN 108386716 A发明专利公开了一种液氢加氢站的氢蒸发气回收系统及工艺。与本发明不同之处在于该发明氢蒸发气回收仅是将对BOG进行加热后输入燃料电池模块进行发电，BOG仅用于燃料电池发电，能效较低。本发明的BOG蒸发气处理方式充分利用了液氢冷能，可以通过先低压冷凝再自增压将BOG作为高压气态氢气产品或液氢产品进行加注，也可以燃料电池热电联产，效率明显要高。

发明内容

针对液氢加氢站的几个难点，本发明进行针对性的开发，发明的高效液氢加氢站加氢系统主要包括：液氢储罐、低压BOG压缩机、高压液氢泵、低压液氢泵、BOG冷凝器、高压空温式气化器、高中压储氢瓶组、加氢机等，通过工艺信号监控和阀门时序控制，实现液氢冷能的充分利用、高中压气态氢降温、BOG高效回收利用，系统安全、高效、紧凑，可满足高/中压气氢和低压液氢三方式加注，适用于橇装式和站场式加氢站建设。