一种用于加氢站的加氢机储冷预冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及加氢站技术领域，具体涉及一种用于加氢站的加氢机储冷预冷系统。


背景技术：

2.加氢机加注氢气时会有焦汤效应，导致氢气温度上升。为了防止加注过程中的氢气温度不断升高，现常规的解决方案主要采取以下两种：
3.一、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。通过调节加氢升压速率，达到控制氢气温度的效果。该方案造价较高，且调节加氢速率导致加氢的时间变长，难以实现快速加氢的需求。
4.二、采用加氢前预冷的方式。氢气进入加氢机前先通过一台外置换热器进行换热，使氢气温度下降后，再对车载气瓶进行加注。加设一台大功率制冷机组将冷却剂降低至-30℃，换热器冷却介质为乙二醇溶液或氯化钙溶液，该方案耗能较高，运行成本较高。
5.因此，需要开发一种设备利用率高、节能环保效果好、运行成本低、加氢速率高的用于加氢站的加氢机储冷预冷系统。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种用于加氢站的加氢机储冷预冷系统，该系统能够解决现有技术中制冷系统设备利用率低、节能环保效果差、运行成本高、加氢速率慢的缺陷。
7.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
8.一种用于加氢站的加氢机储冷预冷系统，包括co2跨临界制冷循环单元、蓄冰及供冷单元和氢气预冷单元。所述co2跨临界制冷循环单元包括通过制冷循环管道相连的蒸发器、压缩机和气体冷却器；所述蓄冰及供冷单元包括蓄冷池、释冷泵、冷冻泵和载冷剂循环管道；所述氢气预冷单元包括换热器和氢气预冷循环管道。
9.进一步的，所述co2跨临界制冷循环单元还包括膨胀阀；所述制冷循环通过制冷循环管道以气体冷却器、膨胀阀、蒸发器和压缩机的顺序连接。
10.进一步的，所述蓄冰及供冷单元还包括闸阀和供冷调节阀；载冷剂管道上安装释冷泵、闸阀、供冷调节阀并连接蓄冷池接口f和换热器接口h；载冷剂管道上安装闸阀，并连接蓄冷池接口e和换热器接口g；载冷剂管道一端连接蒸发器接口d，另一端连接闸阀与供冷调节阀之间；载冷剂管道上安装闸阀和冷冻泵，一端连接蒸发器接口c，另一端连接闸阀与换热器之间；载冷剂管道上安装闸阀，一端连接蓄冷池接口e和闸阀之间，另一端连接蓄冷池接口f与释冷泵之间；载冷剂管道上安装闸阀，一端连接蓄冷池接口f和释冷泵之间，另一端连接释冷泵与闸阀之间；所述冷冻泵及释冷泵为丙二醇循环泵。
11.所述蓄冰及供冷单元还包括第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀、第五闸阀和供冷调节阀；第三载冷剂管道上安装释冷泵、第三闸阀、供冷调节阀并连接蓄冷池接口f
和换热器接口h；第四载冷剂管道上安装第四闸阀，并连接蓄冷池接口e和换热器接口g；第一载冷剂管道一端连接蒸发器接口d，另一端连接第三闸阀与供冷调节阀之间；第二载冷剂管道上安装第五闸阀和冷冻泵，一端连接蒸发器接口c，另一端连接第四闸阀与换热器之间；第五载冷剂管道上安装第一闸阀，一端连接蓄冷池接口e和第四闸阀之间，另一端连接蓄冷池接口f与释冷泵之间；第六载冷剂管道上安装第二闸阀，一端连接蓄冷池接口f和释冷泵之间，另一端连接释冷泵与第三闸阀之间；所述冷冻泵及释冷泵为丙二醇循环泵。
12.进一步的，所述氢气预冷单元还包括氢气调节阀；第一氢气管道上安装氢气调节阀并接换热器接口i，第二氢气管道接换热器出口j。
13.由以上技术方案可知，本实用新型采用夜间峰谷电时段加冷制冷机对箱体内蓄冷剂进行充冷，能够节省运行费用，避开电力高峰，减轻电网压力。而且由于蓄冷使得用冷量高峰时需制冷设备的制冷量减少，本实用新型可以减少蓄冷系统制冷设备的容量，节省制冷设备费用，使制冷设备的满负荷运行比例增大，状态更稳定，提高设备利用率。
附图说明
14.图1是本实用新型的结构原理图。
15.其中：
16.1、co2跨临界制冷循环单元，2、气体冷却器，3、膨胀阀，4、蒸发器， 5、压缩机，6、制冷循环管道，7、蓄冰及供冷单元，8、蓄冷池，9、释冷泵， 10、冷冻泵，11、第一载冷剂管道，12、第二载冷剂管道，13、第三载冷剂管道，14、第四载冷剂管道，15、第五载冷剂管道，16、第六载冷剂管道，17、氢气预冷单元，18、换热器，19、第一氢气管道，20、第二氢气管道，21、第一闸阀，22、第二闸阀，23、第三闸阀，24、第四闸阀，25、第五闸阀，26、供冷调节阀，27、氢气调节阀。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
18.如图1所示的一种用于加氢站的加氢机储冷预冷系统，包括co2跨临界制冷循环单元1、蓄冰及供冷单元7和氢气预冷单元17。
19.所述co2跨临界制冷循环单元1包括通过制冷循环管道6相连的蒸发器 4、压缩机5、气体冷却器2和膨胀阀3。所述co2跨临界制冷循环单元1内有co2进行制冷循环。所述蒸发器4的接口a与压缩机5的入口相连，压缩机5的出口与气体冷却器2的入口相连，气体冷却器2的出口与膨胀阀3的入口相连，膨胀阀3的出口与蒸发器4的接口b相连；所述膨胀阀3设置在气体冷却器2与蒸发器4之间的制冷循环管道上。co2跨临界制冷循环单元1为整个系统提供冷源。co2跨临界制冷循环单元1的制冷循环过程为：co2作为制冷剂在制冷循环管道6中循环，在蒸发器4中与载冷剂进行换热，吸收热量，使载冷剂温度降低。吸热后的co2进入压缩机5后进行压缩，使co2压力升高，超过临界压力。高压的co2制冷剂进入气体冷却器，在超临界状态放热，并通过膨胀阀3降低压力。co2跨临界制冷循环单元1，用于为整个系统提供冷源。气体冷却器2，用于为超临界co2降温。膨胀阀3，用于降低超临界 co2压力。蒸发器4，用于使低温co2与载冷剂换热。压缩机5，用于增加co2压力至超临界。
20.所述蓄冰及供冷单元7包括蓄冷池8、释冷泵9、冷冻泵10、第一载冷剂管道11、第二
载冷剂管道12、第三载冷剂管道13、第四载冷剂管道14、第五载冷剂管道15和第六载冷剂管道16。所述蓄冰及供冰制冷单元7还包括第一闸阀21、第二闸阀22、第三闸阀23、第四闸阀24、第五闸阀25和供冷调节阀26；第三载冷剂管道13上安装释冷泵9、第三闸阀23、供冷调节阀26并连接蓄冷池8接口f和换热器18接口h；第四载冷剂管道14上安装第四闸阀24，并连接蓄冷池8接口e和换热器18接口g；第五载冷剂管道15上安装第一闸阀21，一端连接蓄冷池8接口e和第四闸阀24之间，另一端连接蓄冷池8接口f与释冷泵9之间；第一载冷剂管道11一端连接蒸发器4接口d，另一端连接第三闸阀23与供冷调节阀26之间；第二载冷剂管道12上安装第五闸阀25 和冷冻泵10，一端连接蒸发器4接口c，另一端连接第四闸阀24与换热器18 之间；第六载冷剂管道16上安装第二闸阀22，一端连接蓄冷池8接口f和释冷泵9之间，另一端连接释冷泵9与第三闸阀23之间。释冷泵9及冷冻泵10 为丙二醇循环泵。通过对阀门和泵的控制，实现蓄冰及供冷功能。蓄冰及供冷单元7，用于为整个系统储冷和供冷。蓄冷池8，用于通过相变储冷。通过控制第一闸阀、第二闸阀、第二闸阀、第四闸阀、第五闸阀的阀门开闭切换蓄冰供冷模式。供冷调节阀26，用于调节供冷量大小。
21.所述氢气预冷单元17包括换热器18和第一氢气管道19。所述氢气预冷单元还包括氢气调节阀27；第一氢气管道19上安装氢气调节阀27并接换热器 18接口i，第二氢气管道20接换热器18出口j。通过氢气调节阀27调节管道内氢气量的大小，从而调节充气速率和制冷效果。氢气调节阀用于调节氢气量大小。
22.当载冷剂通过co2跨临界制冷循环单元1中的蒸发器4时，已经载有冷量。根据使用情况，控制分为5种工况进行控制。
23.(1)白天机组直接供冷：载冷剂通过第一载冷剂管道11，然后通过供冷调节阀26，经过换热器18将冷量换给氢气后，通过释冷泵9和第五闸阀25，经由第二载冷剂管道12返回蒸发器4再次冷却。此状态下，系统内阀门及泵的状态为：第一闸阀21关、第二闸阀22关、第三闸阀23关、第四闸阀24关、第五闸阀25开、供冷调节阀26开、氢气调节阀27开、释冷泵9开、冷冻泵 10关。
24.(2)白天机组+蓄冷池供冷：一路载冷剂通过第一载冷剂管道11，然后通过供冷调节阀26，经过换热器18将冷量换给氢气后，通过冷冻泵10和第五闸阀25，经由第二载冷剂管道12返回蒸发器4再次冷却。另一路载冷剂通过第四闸阀24，经由第四载冷剂管道14进入蓄冷池8，换得冷量通过释冷泵9，由第三载冷剂管道13，通过第三闸阀23和供冷调节阀26，经过换热器18将冷量换给氢气后，通过第四闸阀24，经由第四载冷剂管道14返回蓄冷池8再次冷却，第五载冷剂管道15和第一闸阀21作为旁路，在系统冷量需求小的情况开启，进行冷量调节。此状态下，系统内阀门及泵的状态为：第一闸阀21 开、第二闸阀22关、第三闸阀23开、第四闸阀24开、第五闸阀25开、供冷调节阀26开、氢气调节阀27开、释冷泵9开、冷冻泵10开。
25.(3)白天蓄冷池供冷：载冷剂通过第四闸阀24，经由载冷剂管道14进入蓄冷池8，换得冷量后通过释冷泵9，由第三载冷剂管道13，通过第三闸阀23 和供冷调节阀26，经过换热器18将冷量换给氢气后，通过第四闸阀24，经由第四载冷剂管道14返回蓄冷池8再次冷却，第五载冷剂管道15和第一闸阀21 作为旁路，在系统冷量需求小的情况开启，进行冷量调节。此状态下，系统内阀门及泵的状态为：第一闸阀21开、第二闸阀22关、第三闸阀23开、第四闸阀24开、第五闸阀25关、供冷调节阀26开、氢气调节阀27开、释冷泵9 关、冷冻泵10开。
26.(4)夜间机组供冷：载冷剂通过第一载冷剂管道11，然后通过供冷调节阀26，经过
换热器18将冷量换给氢气后，通过冷冻泵10和第五闸阀25，经由第二载冷剂管道12返回蒸发器4再次冷却。此状态下，系统内阀门及泵的状态为：第一闸阀21关、第二闸阀22关、第三闸阀23关、第四闸阀24关、第五闸阀25开、供冷调节阀26开、氢气调节阀27开、释冷泵9开、冷冻泵 10关。
27.(5)夜间蓄冷：载冷剂通过第一载冷剂管道11，然后通过第三闸阀23，经由第六载冷剂管道16和第二闸阀22进入蓄冷池8，将冷量蓄在蓄冷池后，第四载冷剂管道14流出，通过第四闸阀24后，再通过冷冻泵10和第五闸阀 25，经由第二载冷剂管道12返回蒸发器4再次冷却。此状态下，系统内阀门及泵的状态为：第一闸阀21关、第二闸阀22开、第三闸阀23开、第四闸阀 24开、第五闸阀25开、供冷调节阀26关、氢气调节阀27关、释冷泵9开、冷冻泵10关。
28.以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。