一种高效节能的液氢接收储存系统的制作方法

本发明涉及一种高效节能的液氢接收储存系统，属于液氢储运及利用。

背景技术：

1、在“双碳”目标的指引下，氢能逐渐成为能源革命的关注热点，围绕氢能“制-储-输-用”全链条的各项技术也得到重点发展。全球氢气供应链逐步形成，液氢接收站的构建成为亟待探究的课题。

2、当前氢能相关的研究基本是分散于氢制取、液氢或气态氢储存技、液氢加注、氢能利用等各环节技术及设备设施的研制，尚无关于液氢接收储存及利用的全流程多功能系统的研究。为此，需要提供一种可实现安全、高效液氢接收储存及利用的系统，可用于液氢接收站的建设。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高效节能的液氢接收储存系统，能够实现液氢的安全接卸、储存、气化、蒸发气处理、液态外输功能，全面系统的为液氢安全储运及利用提供了整体流程，可用于液氢接收站的建设。

2、本发明提供的液氢接收储存系统，包括卸料臂、液氢储罐、增压外输泵和气化器；

3、所述卸料臂通过卸料总管与所述液氢储罐的液相入口连接，所述液氢储存罐的液相出口与所述增压外输泵连接，所述增压外输泵的出口与所述气化器连接，所述气化器连接下游用户，且连接管路上设有计量分析装置，在计量管路上设有压力变送器、温度变送器，监测外输氢气的状态，并将控制信号送到工艺控制系统。另外，还配置有连续气相色谱仪检测输出气体的组成、热值、wobbe指数、比重和密度；

4、所述液氢储罐的气相出口连接bog总管。

5、上述的液氢接收储存系统中，所述增压外输泵的出口还与仲正氢转换气化器连接，所述仲正氢转换气化器的出口连接至下游用户，所述仲正氢转换气化器与储能系统连接，用于储存仲正氢转换和液氢气化过程中释放的冷能；

6、所述气化器与所述仲正氢转换气化器的入口管线上均设有流量调节阀。

7、上述的液氢接收储存系统中，所述储能系统与制冷机连接，所述制冷机设于所述液氢储罐的顶部，用于将所述液氢储罐中的bog再冷凝。

8、上述的液氢接收储存系统中，所述液氢储罐的液相出口还与液态外输泵连接；

9、所述液态外输泵与液氢装车设备连接。

10、上述的液氢接收储存系统中，所述液氢储罐的液相出口还与保冷循环泵连接；

11、所述保冷循环泵与所述卸料总管连接，如此设置，所述保冷循环泵从所述液氢储罐抽出低温液氢，在非卸船工况时，通过码头保冷循环管道将其输送至码头的所述卸料总管的末端，再经所述卸料总管返回所述液氢储罐，使得卸料管道维持冷态。

12、在无气态外输的工况下，所述保冷循环泵将低温液氢输送至所述增压外输泵、所述气化器和所述仲正氢转换气化器的入口管道，再经工艺保冷循环管道返回至所述液氢储罐，形成液氢的循环，使得保持外输设备及相关液氢管道为冷态；

13、在无液态外输的工况下，所述保冷循环泵将低温液氢输送至所述液态外输泵和所述液氢装车设备的入口管道，再经工艺保冷循环管道返回至所述液氢储罐，形成液氢的循环，使得保持外输设备及相关液氢管道为冷态。

14、上述的液氢接收储存系统中，所述保冷循环泵还与所述液氢装车设备入口管道连接，

15、所述保冷循环泵还与所述增压外输泵的入口管道连接，所述增压外输泵入口管道与出口管道通过保冷循环用跨接管道连接，所述增压外输泵出口管道通过工艺保冷循环管道与所述液氢储罐连接；

16、所述保冷循环用跨接管道为双向流，可用于所述增压外输泵启停时的回流操作；

17、所述液氢装车设备的入口管道与所述液氢储罐连接。

18、液氢操作温度约-254～-244℃，会不断产生蒸发气(bog)，为此设置了bog处理系统。具体地有两种处理方式，一种是利用氢气压缩机组将蒸发气加压计量后供应给下游用户，完成bog的直接外输处理：所述bog总管连接bog压缩机组，所述bog压缩机组的出口连接下游用户；

19、所述bog压缩机组设有0-25％-50％-75％-100％多级负荷调节功能，可实现流量逐级调节，以控制储罐的压力调节。

20、上述的液氢接收储存系统中，所述bog总管与返气管线连接，可在卸船时实现bog从所述液氢储罐返回船舱；

21、所述液氢装车设备与所述bog总管连接；

22、所述bog总管上连接安全泄放系统，当bog处理系统无法满足bog处理需求，所述液氢储罐压力升高的情况下，bog经过所述安全泄放系统排放，所述安全泄放系统的压力控制阀自动打开，bog经分液罐后由火炬或放空筒排放，火炬与放空筒排放为一用一备，从而实现系统的泄压。此外，可在所述bog总管上设置7-6对空泄压排放口，用于紧急情况下的超压泄放。

23、上述的液氢接收储存系统中，所述液氢储罐上设有工艺状态监控系统，用于对所述液氢储罐的液位、温度和压力进行监测及控制保护，其中，液位具备高低液位自动保护动作设置：当液位过高时，可联锁自动停止进料，防止所述液氢储罐液位进一步升高；当液位过低时，会自动联锁，将所述保冷循环泵和/或所述增压外输泵和/或液态外输泵停机，防止泵气蚀损坏。

24、本发明液氢接收储存系统还配合8个主功能系统，提供全系统性的水、氮气、空气、燃料气、电力等的供应，以满足主功能系统正常运行及检维修的需求，主要包括生活用水和工业用水、氮气及其分配系统、仪表空气和工厂空气的生产及分配系统、燃料气系统、电力系统、消防系统、置换系统等。生活用水和工业用水系统即主要供应厂区内人员生活及生产过程中的用水需求；氮气及其分配系统起到氮气制取及分配功能，满足厂区内的运行及检维修时吹扫操作所需氮气供应需求；仪表空气和工厂空气的生产及分配系统是向厂区的气动阀门及吹扫等操作供应所需的空气；燃料气系统，全厂燃料气供应，如向火炬长明灯供应燃料气等；电力系统，为全厂用电设备供电，应急发电设备包含在本系统中；消防系统，为全厂提供消防服务；置换系统，厂区内检维修后恢复生产前，或卸船、装车操作前后，利用氢气将相关管道和/或设备进行氢气置换，置换气体通过火炬或放空筒排放，防止液氢产品污染，以及避免系统发生冻堵。

25、本发明全面系统地构建了具备液氢接卸、储存、增压气化、蒸发气处理及安全泄放等多功能的工艺流程，该工艺系统可满足氢的安全储运与利用，可用于液氢接收站的建设，为国际化的氢能供应链的构建奠定基础，并有效丰富氢能“制-储-运-用”的产业链建设内容。

技术特征：

1.一种液氢接收储存系统，包括卸料臂、液氢储罐、增压外输泵和气化器；

2.根据权利要求1所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述增压外输泵的出口还与仲正氢转换气化器连接，所述仲正氢转换气化器的出口连接至下游用户，所述仲正氢转换气化器与储能系统连接，用于储存仲正氢转换和液氢气化过程中释放的冷能；

3.根据权利要求2所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述储能系统与制冷机连接，所述制冷机设于所述液氢储罐的顶部，用于将所述液氢储罐中的bog再冷凝。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述液氢储罐的液相出口还与液态外输泵连接；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述液氢储罐的液相出口还与保冷循环泵连接；

6.根据权利要求5所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述保冷循环泵还与所述液氢装车设备入口管道连接；

7.根据权利要求1-6中任一项所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述bog总管连接bog压缩机组，所述bog压缩机组的出口连接下游用户。

8.根据权利要求7所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述bog压缩机组的出口与下游用户连接。

9.根据权利要求7或8所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述bog总管与返气管线连接；

10.根据权利要求1-9中任一项所述的液氢接收储存系统，其特征在于：所述液氢储罐上设有工艺状态监控系统，用于对所述液氢储罐的液位、温度和压力进行监测及控制保护，其中，液位具备高低液位自动保护动作设置：当液位过高时，可联锁自动停止进料，防止所述液氢储罐液位进一步升高；当液位过低时，会自动联锁，将所述保冷循环泵和/或所述增压外输泵停机，防止泵气蚀损坏。

技术总结
本发明公开了一种高效节能的液氢接收储存系统。所述液氢接收储存系统包括卸料臂、液氢储罐、增压外输泵和气化器；卸料臂通过卸料总管与液氢储罐的液相入口连接，液氢储存罐的液相出口与增压外输泵连接，增压外输泵的出口与气化器连接，气化器连接下游用户，且连接管路上设有计量分析装置；液氢储罐的气相出口连接BOG总管。本发明全面系统地构建了具备液氢接卸、储存、增压气化、蒸发气处理及安全泄放等多功能的工艺流程，该工艺系统可满足氢的安全储运与利用，可用于液氢接收站的建设，为国际化的氢能供应链的构建奠定基础，并有效丰富氢能“制‑储‑运‑用”的产业链建设内容。

技术研发人员：安东雨,陈锐莹,姜夏雪,陈峰,彭延建,吕梦芸,孙亚娟,梁海瑞,徐皓晗,李安琪
受保护的技术使用者：中海石油气电集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12