一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统及方法

本发明涉及高压气态加氢站长管拖车供氢领域，尤其涉及一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统及方法。

背景技术：

1、加氢站是氢能在交通运输领域应用的重要基础设施。站外供氢的高压气态加氢站通常由氢气长管拖车供氢。受加氢站内氢气压缩机进口压力范围5～30mpa的限制，额定运氢压力为20mpa的氢气长管拖车在卸氢结束后余压通常在8～12mpa之间，卸气率多数在75％左右，很少超过80％。据测算，氢气长管拖车的运氢成本在加氢站给车辆加氢的总成本中占较大比重，一般大于20％，甚至超过氢气压缩机、固定储氢瓶组和加氢机等主要设备在设计寿命期内折旧成本所占的比例。因此，进一步降低卸气后的余压、提高卸气率以降低运氢成本，从降低运营成本角度讲是迫切需要解决的问题。

2、中国专利zl202121184198.5公开了一种加氢站低压氢气转储系统，通过增加储氢压力不大于2mpa且体积储氢密度小于1.6kg/m3的低压储氢罐，将氢气长管拖车内低于6mpa的氢气进一步卸到加氢站，直到氢气长管拖车内余压小于1mpa。由于单纯的低压力气态氢储罐的储氢质量和体积储氢密度都很低，使得增加的低压储氢罐的体积过大。

3、目前，现有文献中还有一种通过氢气压缩机倒罐操作提高氢气长管拖车卸车率的方法，原理是：当氢气长管拖车上所有储氢气瓶内的压力都降低到通常卸车后余压范围8～12mpa之后，用站内单独设置的低吸入压力的氢气压缩机从氢气长管拖车上的部分气瓶中吸入氢气，增压后排入氢气长管拖车上另外几个储氢瓶内，直至瓶内压力达到20mpa；当有车辆进站加氢时，氢气长管拖车上这几个高压罐可以继续释放部分氢气，一定程度上提高了卸车率。但是由于需要对氢气长管拖车中的储氢气瓶进行充放氢操作，这种方法会显著增加氢气长管拖车在站内的停留时间，且由于需要运行站内的氢气压缩机，会增加加氢站站内的运行能耗和成本。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统及方法，能利用固态储氢装置提高氢气长管拖车在加氢站的卸气率，可将卸车后氢气长管拖车中储氢气瓶的余压由8mpa以上降低到1mpa以下，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

4、一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，包括：

5、固态储氢罐充氢组件、固态储氢罐组件、至少一组固态储氢罐放氢组件、氢气压缩机、冷却水循环系统、加热水循环系统和控制装置；其中，

6、所述固态储氢罐充氢组件前端的进气口用于连接卸气柱的出口总管，该固态储氢罐充氢组件后端的出气口与所述固态储氢罐组件的充氢口连接；

7、所述固态储氢罐组件的放氢口通过所述固态储氢罐放氢组件与所述氢气压缩机的进气口连接；

8、所述冷却水循环系统与所述固态储氢罐组件连接；

9、所述加热水循环系统与所述固态储氢罐组件连接；

10、所述控制装置，分别与所述固态储氢罐充氢组件、冷却水循环系统、加热水循环系统和固态储氢罐放氢组件电气连接，能在氢气长管拖车经卸气软管、卸气柱和固态储氢罐充氢组件向所述固态储氢罐组件卸气过程中，协同控制所述固态储氢罐充氢组件和冷却水循环系统调控所述固态储氢罐组件内处于最佳的充氢温度，以及协同控制所述加热水循环系统和固态储氢罐放氢组件调控所述固态储氢罐组件内处于最佳的放氢温度。

11、一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的方法，采用权利要求1-8任一项所述的系统，当氢气长管拖车的瓶组正常卸气结束后，余压为8～12mpa，将卸气柱的出口总管切换连接到所述系统的所述固态储氢罐充氢组件前端的进气口并按以下步骤继续卸气，包括以下步骤：

12、步骤s1：调整固态储氢罐组件的当前剩余储氢量：

13、通过所述系统的控制装置判断固态储氢罐组件的当前剩余储氢量，若满足全额储存当前氢气长管拖车瓶组余压从8～12mpa降至小于1mpa所释放氢气量的要求，则固态储氢罐充氢组件、固态储氢罐组件及冷却水循环系统进入待机状态，若不满足全额储存要求，则启动所述系统的加热水循环系统对固态储氢罐组件进行加热放氢操作，直至固态储氢罐组件的剩余储氢能力至少满足全额储存当前氢气长管拖车余压从8～12mpa降至小于1mpa所释放氢气量的要求为止；

14、步骤s2：进行固态储氢罐充氢准备：

15、安全自检所述固态储氢罐充氢组件，使其处于满足充氢要求；

16、步骤s3：进行固态储氢罐充氢操作：

17、通过所述控制装置按设定程序启动所述系统的冷却水循环系统，接着打开该固态储氢罐充氢组件，开始向所述固态储氢罐组件的充氢过程；

18、步骤s4：结束固态储氢罐充氢操作：

19、向所述固态储氢罐组件充氢后，当氢气长管拖车瓶组余压低于1mpa时，首先关闭氢气长管拖车连接的卸氢软管的进口阀，再关闭所述固态储氢罐充氢组件，再关闭冷却水循环系统，即完成氢气长管拖车的余氢卸气。

20、与现有技术相比，本发明所提供的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统及方法，其有益效果包括：

21、采用依次连接的固态储氢罐充氢组件、固态储氢罐组件和固态储氢罐放氢组件，在控制装置的控制下，利用固态储氢罐较高的体积储氢密度，能实现将氢气长管拖车在加氢站的卸气率提高10％以上，每车多卸氢气30kg以上，从而实现在不显著增加占地面积的前提下，显著提高氢气长管拖车在加氢站的卸气率、降低运氢成本。

22、附图说明

23、为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

24、图1为本发明实施例提供的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统的构成示意图。

25、图2为本发明实施例提供的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的方法的流程图。

技术特征：

1.一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述固态储氢罐组件(5)包括：

3.根据权利要求2所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述固态储氢材料(51)采用钛铁系固态储氢材料、钒基固溶体类固态储氢材料和稀土系固态储氢材料中的任一种。

4.根据权利要求3所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述钛铁系固态储氢材料采用tife、tife1.924、ti0.95fezr0.05、tife0.95zr0.05、tifezr0.05、tife0.86mn0.04co0.06、tife0.8mn0.18al0.02zr0.05、tife0.8ni0.2、ti1.09mg0.01fe0.9ni0.1、tizrcrmnfeni、v0.48fe0.12ti0.15cr0.25中的至少一种；

5.根据权利要求2所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述冷却水循环系统(7)包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述固态储氢罐充氢组件(4)包括：

7.根据权利要求1-5任一项所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述固态储氢罐放氢组件(6)包括：

8.根据权利要求1-5任一项所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统，其特征在于，所述固态储氢罐组件(5)为一组；

9.一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的系统，当氢气长管拖车(1)的瓶组正常卸气结束后，余压为8～12mpa，将卸车柱(3)的出口总管切换连接到所述系统的所述固态储氢罐充氢组件(4)前端的进气口并按以下步骤继续卸气，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过所述系统的加热水循环系统(8)对固态储氢罐组件(5)进行加热的温度为：40～95℃。

技术总结
本发明公开一种提高氢气长管拖车在加氢站卸气率的系统及方法，装置包括：固态储氢罐充氢组件前端进气口连接卸气柱的出口总管，后端出气口与固态储氢罐组件的充氢口连接；固态储氢罐组件放氢口经固态储氢罐放氢组件与氢气压缩机的进气口连接；加热、冷却水循环系统分别连接固态储氢罐组件；控制装置，分别与固态储氢罐充氢组件、加热、冷却水循环系统和固态储氢罐放氢组件电气连接，能在氢气长管拖车经卸气软管、卸气柱和固态储氢罐充氢组件向固态储氢罐组件卸气过程中，协同控制固态储氢罐充氢组件、加热、冷却水循环系统调控固态储氢罐组件内处于最佳充、放氢温度。该系统能在不显著增加占地面积前提下，提高氢气长管拖车卸气率、降低运氢成本。

技术研发人员：李建立,段秉言,应强,李敬法,赵杰,宇波,赵堃,胡涛
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17