盐穴存储高纯度氢气的系统的制作方法

1.本发明涉及盐穴储氢技术领域，尤其涉及一种盐穴存储高纯度氢气的系统。


背景技术：

2.目前，利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。
3.随着太阳能研究和利用的发展，人们已开始利用阳光分解水来制取氢气。在水中放入催化剂，在阳光照射下，催化剂便能激发光化学反应，把水分解成氢和氧。
4.目前国际上广泛认为，“掺氢天然气技术”是解决“弃风弃光”问题的有效途径之一。该技术将风/光能转化的部分电能用于电解水制氢，并将氢气以一定比例掺入天然气，形成掺氢天然气，再利用新建管网或在役天然气管网输送至用户终端、加气站和储气库等，可起到储能和电力负荷削峰填谷的作用，同时避免了新建输氢管道所需的高昂建造成本。国外研究表明，氢气管道的造价约为天然气管道的2倍多。另一方面，可以利用枯竭油气田、地下含水层、含盐岩层或废矿井建造地下氢气储气库。但是现有的盐穴储氢系统的功能较为单一，并且难以储存纯度较高的氢气。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决上述技术问题之一
6.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种盐穴存储高纯度氢气的系统，可以对工业废氢进行回收并提纯，将电解水制得的氢进行回收提纯，从而将多种来源的氢气进行回收提纯，提纯后的氢气经过压缩以及进一步除杂后储存在盐穴中，另外还可以通过液氢制备装置将提纯后的氢气液化制备高纯氢和液态氢，使得盐穴系统同时具备废氢回收、高纯度氢制备、液氢制备和氢气储存几种功能，并且储存容量较大。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盐穴存储高纯度氢气的系统，包括：
8.氢气回收装置，所述氢气回收装置用于对工业废氢进行除杂提纯；
9.粗氢提纯装置，所述粗氢提纯装置用于对电解水制得的氢气进行纯化处理；
10.注气管道，所述注气管道位于氢气回收装置和粗氢提纯装置的一侧，所述氢气回收装置和粗氢提纯装置均和注气管道相连通，所述注气管道上设置压力调节装置；
11.盐穴，所述盐穴为盐矿开采后形成的洞穴，所述盐穴与注气管道相连通，所述注气管道上设置有第一阀体，所述第一阀体位于压力调节装置与盐穴之间，氢气进氢气回收装置和粗氢提纯装置提纯，以及经过压力调节装置压缩后进入到盐穴中进行储存；
12.采气管道，所述采气管道的一端与盐穴相连通，所述采气管道上设置有分离装置，所述采气管道上设置有第二阀体，所述第二阀体位于分离装置与盐穴之间。
13.本发明的盐穴存储高纯度氢气的系统，可以对不同来源的氢气进行提纯，氢气回
收装置对工业废氢进行除杂提纯，粗氢提纯装置对电解水制得的氢气进行纯化处理，可以将不同来源的氢气进行提纯后混合储氢在盐穴中，需要使用时通过采气管道进行采气，方便对氢能源进行回收利用。
14.进一步，还包括液氢制备装置，所述液氢制备装置的进口端与所述氢气回收装置和所述粗氢提纯装置的出口端相连通；所述液氢制备装置的进口端同时与盐穴采气管道相连通，所述液氢制备装置的出口端设置有高纯氢出口和液氢出口。经过氢气回收装置和粗氢提纯装置纯化后的氢气，可以储存在盐穴中，也可以直接进入到液氢制备装置中制备液氢，然后供用户直接进行使用，当氢气回收装置和粗氢提纯装置提供的氢气的量不足以满足用户使用需求时，盐穴中的氢气通过采气管道进入到液氢制备装置中进行补充，以满足用户对氢气的使用需求。
15.进一步，所述压力调节装置包括：
16.压缩机，所述压缩机的进口端与所述氢气回收装置和所述粗氢提纯装置的出口端相连通，所述压缩机将氢气进行压缩；
17.冷却换热器，所述冷却换热器的入口端与所述压缩机的出口端相连通，所述冷却换热器对压缩后的气体进行换热。
18.进一步，所述冷却换热器的出口的一端设置有第一除水器，所述第一除水器的入口端与所述冷却换热器的出口端相连通，所述除水器用于除去氢气压缩过程中出现的水气杂质。
19.进一步，所述氢气回收装置包括：
20.水洗塔，所述水洗塔的对输入的工业废氢进行水洗除杂；
21.气液分离器，所述气液分离器的入口端与所述水洗塔的出口端相连通，所述气液分离器水洗后的液体中的氢气分离；
22.第一变压吸附提纯装置，所述第一变压吸附提纯装置与所述气液分离器相连，所述第一变压吸附提纯装置对分离出的氢气进行更进一步的提纯。
23.进一步，所述气液分离器与所述第一变压吸附提纯装置之间设置有第一增压泵，所述第一增压泵对分离出的氢气进行增压。
24.进一步，所述第一增压泵与第一变压吸附提纯装置之间设置有第二除水器，所述第二除水器用于除去氢气中的水杂质。
25.进一步，所述粗氢提纯装置包括：
26.脱氧装置，所述脱氧装置用于对电解水制得的氢气进行脱氧处理，所述脱氧装置的出口端与所述注气管道相连通；
27.第二增压泵，所述第二增压泵设置在脱氧装置的入口端，所述第二增压泵用于对电解水制得的氢气进行增压；
28.第三除水器，所述第三除水器设置在脱氧装置与第二增压泵之间。
29.进一步，所述液氢制备装置包括：
30.第二变压吸附提纯装置，所述第二变压吸附提纯装置的入口端与所述氢气回收装置和所述粗氢提纯装置的出口端相连通；
31.氢气液化装置，所述氢气液化装置的进口端与所述第二变压吸附提纯装置的出口端相连通，所述氢气液化装置的进口端同时与氢气回收装置和所述粗氢提纯装置的出口端
相连通；所述氢气液化装置的进口端同时与盐穴采气管道相连通，所述高纯氢出口和液氢出口均与氢气液化装置相连通。经过氢气回收装置和粗氢提纯装置提纯后的氢气，可以直接进入到氢气液化装置中供给用户使用，当氢气回收装置和粗氢提纯装置提供的氢气的量不足以满足用户的使用需求，盐穴中储存的氢气通过采气管道进入到氢气液化装置中进行补充。
32.进一步，所述第二变压吸附提纯装置的入口端设置有第三增压泵，所述第三增压泵用于对输入第二变压吸附提纯装置的氢气进行增压。
33.进一步，所述分离装置包括：
34.旋风分离器，所述旋风分离器的入口的与盐穴相连通；
35.三甘醇脱水装置，所述三甘醇脱水装置的入口端与所述旋风分离器的出口端相连通。
36.本发明的有益效果是，本发明的盐穴存储高纯度氢气的系统，可以对不同来源的氢气进行提纯，氢气回收装置对工业废氢进行除杂提纯，工业废氢经过水洗塔和气液分离器先后进行除杂和提纯，水洗塔可以除去工业废氢中含有的水溶性杂质，然后再通过气液分离器分离出氢气，除去水洗塔中带出来的杂质液态水，然后通过第一变压吸附提纯装置对氢气中的其他杂质气体进行吸附提纯，从而得到纯度较高的氢气，粗氢提纯装置对电解水制得的氢气进行纯化处理，先通过第二增压泵对粗氢进行增压，然后通过第三除水器对粗氢进行纯化，除去粗氢中的杂质水，再通过脱氧装置将粗氢中的氧气除去，从而得到纯度较高的氢气，将不同来源的氢气进行提纯后混合储氢在盐穴中，需要使用时通过采气管道进行采气，采气时，通过旋风分离器分离器将氢气和液体杂质分离，然后通过三甘醇脱水装置除去氢气中的杂质水，从而对采出的氢气进行提纯，方便对氢能源进行回收利用。
附图说明
37.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
38.图1是本发明最优实施例的盐穴存储高纯度氢气的系统的示意图。
39.图中：1、注气管道；2、盐穴；3、第一阀体；4、采气管道；5、压缩机；6、冷却换热器；7、第一除水器；8、水洗塔；9、气液分离器；10、第一变压吸附提纯装置；11、第一增压泵；12、第二除水器；13、脱氧装置；14、第二增压泵；15、第三除水器；16、第二变压吸附提纯装置；17、氢气液化装置；18、第三增压泵；19、旋风分离器；20、三甘醇脱水装置；21、第二阀体；22、减压撬；23、采气换热器。
具体实施方式
40.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.如图1所示，是本发明最优实施例，一种盐穴存储高纯度氢气的系统，包括：氢气回收装置、粗氢提纯装置、注气管道1、盐穴2和采气管道4，氢气回收装置用于对工业废氢进行除杂提纯；粗氢提纯装置用于对电解水制得的氢气进行纯化处理；注气管道1位于氢气回收装置和粗氢提纯装置的一侧，氢气回收装置和粗氢提纯装置均和注气管道1相连通，注气管道1上设置压力调节装置；盐穴2为盐矿开采后形成的洞穴，盐穴2与注气管道1相连通，注气管道1上设置有第一阀体3，第一阀体3位于压力调节装置与盐穴2之间，氢气进氢气回收装置和粗氢提纯装置提纯，以及经过压力调节装置压缩后进入到盐穴2中进行储存；采气管道4的一端与盐穴2相连通，采气管道4上设置有分离装置，采气管道4上设置有第二阀体21，第二阀体21位于分离装置与盐穴2之间。
43.本发明的盐穴存储高纯度氢气的系统，可以对不同来源的氢气进行提纯，氢气回收装置对工业废氢进行除杂提纯，粗氢提纯装置对电解水制得的氢气进行纯化处理，可以将不同来源的氢气进行提纯后混合储氢在盐穴2中，需要使用时通过采气管道4进行采气，方便对氢能源进行回收利用。
44.还包括液氢制备装置，液氢制备装置的进口端与氢气回收装置和粗氢提纯装置的出口端相连通；液氢制备装置的进口端同时与盐穴采气管道4相连通，液氢制备装置的出口端设置有高纯氢出口和液氢出口。经过氢气回收装置和粗氢提纯装置纯化后的氢气，可以储存在盐穴中，也可以直接进入到液氢制备装置中制备液氢，然后供用户直接进行使用，当氢气回收装置和粗氢提纯装置提供的氢气的量不足以满足用户使用需求时，盐穴中的氢气通过采气管道进入到液氢制备装置中进行补充，以满足用户对氢气的使用需求。
45.压力调节装置包括压缩机5和冷却换热器6，压缩机5的进口端与氢气回收装置和粗氢提纯装置的出口端相连通，压缩机5将氢气进行压缩；冷却换热器6的入口端与压缩机5的出口端相连通，冷却换热器6对压缩后的气体进行换热。
46.冷却换热器6的出口的一端设置有第一除水器7，第一除水器7的入口端与冷却换热器6的出口端相连通，除水器用于除去氢气压缩过程中出现的水气杂质。
47.氢气回收装置包括：水洗塔8、气液分离器9和第一变压吸附提纯装置10，水洗塔8的对输入的工业废氢进行水洗除杂；气液分离器9的入口端与水洗塔8的出口端相连通，气液分离器9水洗后的液体中的氢气分离；第一变压吸附提纯装置10与气液分离器9相连，第一变压吸附提纯装置10对分离出的氢气进行更进一步的提纯。
48.气液分离器9与第一变压吸附提纯装置10之间设置有第一增压泵11，第一增压泵11对分离出的氢气进行增压。第一增压泵11与第一变压吸附提纯装置10之间设置有第二除水器12，第二除水器12用于除去氢气中的水杂质。
49.粗氢提纯装置包括：脱氧装置13、第二增压泵14和第三除水器15，脱氧装置13用于
对电解水制得的氢气进行脱氧处理，脱氧装置13的出口端与注气管道1相连通；第二增压泵14设置在脱氧装置13的入口端，第二增压泵14用于对电解水制得的氢气进行增压；第三除水器15设置在脱氧装置13与第二增压泵14之间。
50.液氢制备装置包括第二变压吸附提纯装置16和氢气液化装置17，第二变压吸附提纯装置16的入口端与氢气回收装置和粗氢提纯装置的出口端相连通；氢气液化装置17的进口端与第二变压吸附提纯装置16的出口端相连通，氢气液化装置17的进口端同时与氢气回收装置和粗氢提纯装置的出口端相连通；氢气液化装置17的进口端同时与盐穴采气管道4相连通，高纯氢出口和液氢出口均与氢气液化装置17相连通。第二变压吸附提纯装置16的入口端设置有第三增压泵18，第三增压泵18用于对输入第二变压吸附提纯装置16的氢气进行增压。经过氢气回收装置和粗氢提纯装置提纯后的氢气，可以直接进入到氢气液化装置中供给用户使用，当氢气回收装置和粗氢提纯装置提供的氢气的量不足以满足用户的使用需求，盐穴中储存的氢气通过采气管道进入到氢气液化装置中进行补充。
51.分离装置包括：旋风分离器19和三甘醇脱水装置20，旋风分离器19的入口的与盐穴2相连通；三甘醇脱水装置20的入口端与旋风分离器19的出口端相连通，采气管道4上还设置有减压撬22和采气换热器23，减压撬22位于旋风分离器19与第二阀体21之间，采气换热器23位于减压撬22与旋风分离器19之间，减压撬22用于采气时对氢气进行减压，采气换热器23用于氢气减压后进行换热。
52.本发明的有益效果是，本发明的盐穴存储高纯度氢气的系统，可以对不同来源的氢气进行提纯，氢气回收装置对工业废氢进行除杂提纯，工业废氢经过水洗塔8和气液分离器9先后进行除杂和提纯，水洗塔8可以除去工业废氢中含有的水溶性杂质，然后再通过气液分离器9分离出氢气，除去水洗塔8中带出来的杂质液态水，然后通过第一变压吸附提纯装置10对氢气中的其他杂质气体进行吸附提纯，从而得到纯度较高的氢气，粗氢提纯装置对电解水制得的氢气进行纯化处理，先通过第二增压泵14对粗氢进行增压，然后通过第三除水器15对粗氢进行纯化，除去粗氢中的杂质水，再通过脱氧装置13将粗氢中的氧气除去，从而得到纯度较高的氢气，将不同来源的氢气进行提纯后混合储氢在盐穴2中，需要使用时通过采气管道4进行采气，采气时，通过旋风分离器19分离器将氢气和液体杂质分离，然后通过三甘醇脱水装置20除去氢气中的杂质水，从而对采出的氢气进行提纯，方便对氢能源进行回收利用。
53.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。