一种氢气火炬的安全控制系统的制作方法

1.本说明书实施例涉及一种应用于氢气供应管道的安全控制系统，特别适用于以氢气为燃料的氢气火炬的安全控制，以及其他以氢气为燃料的系统的安全控制。


背景技术：

2.随着中国“双碳”目标的提出，氢能将成未来重要的能源之一。但是，由于氢气的高渗透性、较宽的爆炸极限范围、较高的回火速度等物理、化学性质，燃用氢气时具有较高的危险性，需要多种检测、防护等控制措施共同协作，方能保证其安全性。
3.相关技术中，氢气火炬的安全控制系统通常采用单一的安全控制阀，这只能实现管道的通断控制。如果该安全控制阀发生内漏，则无法被系统检测发现，管道上游的氢气会经由安全控制阀持续泄漏至下游，并在密闭区域形成爆炸性混合气体云团，存在较大的安全隐患。
4.因此，目前亟待需要提供一种氢气火炬的安全控制系统来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.为了提高氢气火炬在使用过程中的安全性，本说明书实施例提供了一种氢气火炬的安全控制系统。
6.本说明书实施例提供了一种氢气火炬的安全控制系统，包括沿氢气供应管道依次设置的放散装置、温度检测装置、安全控制装置和防回火装置，所述安全控制装置包括两个串联在所述氢气供应管道上的安全控制阀，所述安全控制系统还包括设置于两个所述安全控制阀之间的压力检测装置，所述氢气供应管道的上游连接氢气源，所述氢气供应管道的下游连接火炬；
7.所述放散装置用于在系统超压时开启，以将所述氢气供应管道中的氢气进行放散；
8.所述温度检测装置用于检测所述氢气供应管道中的氢气的温度；
9.所述安全控制装置和所述压力检测装置相互配合，用于完成所述氢气供应管道的气密性检测；
10.所述防回火装置用于防止所述火炬的火焰向上游传播。
11.在一种可能的设计中，还包括两个气动执行器，两个所述气动执行器分别与两个所述安全控制阀连接，所述气动执行器用于驱动所述安全控制阀进行启闭。
12.在一种可能的设计中，还包括上位机，所述上位机分别与所述温度检测装置、所述气动执行器和所述压力检测装置电连接。
13.在一种可能的设计中，所述放散装置包括相互并联的手动放散组件和自动放散组件，所述手动放散组件包括依次连接的第一二通阀和第一止逆阀，所述自动放散组件包括依次连接的第二二通阀、压力阀和第二止逆阀；
14.所述第一二通阀和所述第二二通阀分别与所述氢气供应管道连接，所述第一止逆
阀和所述第二止逆阀分别与外界连通。
15.在一种可能的设计中，所述防回火装置包括依次连接的阻火器和第三止逆阀，所述阻火器与所述安全控制阀连接，所述第三止逆阀与所述火炬连接。
16.本说明书实施例提供了一种氢气火炬的安全控制系统，通过设置由两个安全控制阀串联组成的安全控制装置，两个串联的安全控制阀通过启闭动作控制氢气供应管道的通断，在紧密关闭时氢气应无法流动至下游；在安全控制装置按既定顺序开启、关闭和测压的检测流程来实现安全控制阀的气密性自检，其中压力检测装置通过检测两个安全控制阀之间的压力变化来判断两个安全控制阀之间的氢气量是否发生变化，从而完成对安全控制阀的气密性检测，避免了内漏事故发生，进而提高了氢气火炬在使用过程中的安全性；而且，本方案通过压力、压差和温度的监控，可以进一步提升安全控制系统的安全保护性能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
18.图1是本说明书一实施例提供的一种氢气火炬的安全控制系统的结构示意图。
19.附图标记：
20.10-氢气供应管道；
21.1-放散装置；
22.11-手动放散组件；
23.111-第一二通阀；
24.112-第一止逆阀；
25.12-自动放散组件；
26.121-第二二通阀；
27.122-压力阀；
28.123-第二止逆阀；
29.2-温度检测装置；
30.3-安全控制装置；
31.31-安全控制阀；
32.4-防回火装置；
33.41-阻火器；
34.42-第三止逆阀；
35.5-压力检测装置；
36.6-气动执行器。
具体实施方式
37.为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
38.图1是本说明书一实施例提供的一种氢气火炬的安全控制系统的结构示意图。如图1所示，该氢气火炬的安全控制系统包括沿氢气供应管道10依次设置的放散装置1、温度检测装置2、安全控制装置3和防回火装置4，安全控制装置3包括两个串联在氢气供应管道10上的安全控制阀31，安全控制系统还包括设置于两个安全控制阀31之间的压力检测装置5，氢气供应管道10的上游连接氢气源，氢气供应管道10的下游连接火炬；
39.放散装置1用于在系统超压时开启，以将氢气供应管道10中的氢气进行放散；
40.温度检测装置2用于检测氢气供应管道10中的氢气的温度；
41.安全控制装置3和压力检测装置5相互配合，用于完成氢气供应管道10的气密性检测；
42.防回火装置4用于防止火炬的火焰向上游传播。
43.在本实施例中，通过设置由两个安全控制阀31串联组成的安全控制装置3，两个串联的安全控制阀31通过启闭动作控制氢气供应管道10的通断，在紧密关闭时氢气应无法流动至下游；在安全控制装置3按既定顺序开启、关闭和测压的检测流程来实现安全控制阀31的气密性自检，其中压力检测装置5通过检测两个安全控制阀31之间的压力变化来判断两个安全控制阀31之间的氢气量是否发生变化，从而完成对安全控制阀31的气密性检测，避免了内漏事故发生，进而提高了氢气火炬在使用过程中的安全性；而且，本方案通过压力、压差和温度的监控，可以进一步提升安全控制系统的安全保护性能。
44.需要说明的是，两个安全控制阀31串联设置，在安装时应确定并记录两个安全控制阀31之间的氢气供应通道10的容积。其中，该容积为本说明书实施例的重要参数之一，每套具体产品应与其容积一一对应。
45.压力检测装置5的检测原理为：两个安全控制阀31都关闭且阀之间的初始压力等于大气压的情况下，如果压力检测装置5检测到阀之间的压力升高则说明上游的安全控制阀31发生内漏；两个安全控制阀31都关闭且阀之间的初始压力高于大气压的情况下，如果压力检测装置5检测到阀之间的压力下降则说明下游的安全控制阀31发生内漏或者两个安全控制阀31之间发生外漏。
46.依据气体状态方程基本原理，可以将压力检测装置5检测到的压力变化速率正比变换为安全控制阀的内漏速率(为使内漏速率计算的更准确，内漏速率还会受到温度的影响，即还可以依靠由温度检测装置2检测到的温度进行适应性修正，在此不进行具体说明)，然后可以通过两个安全控制阀31之间的氢气供应通道10的容积进一步将压力变化速率变换为内漏流量。系统可以依据不同氢气火炬的内漏流量限值设定不同的泄漏故障阈值，即系统气密性检测的灵敏度。
47.压力检测装置5优选采用开关型压力传感器，这样可以设定压力上限阈值和下限阈值，检测时可以发出相应的压力值信号，即当系统压力超过上限阈值可以发出超压信号，当系统压力低于下限阈值时可以发出欠压信号，从而有利于实现超压和欠压保护。
48.需要说明的是，温度检测装置2和压力检测装置5在图1中的各元件均为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。其中，温度检测装置2和压力检测装置5均设置有显示仪
表，以用于显示温度或压力。
49.在本说明书一个实施例中，上述安全控制系统还包括两个气动执行器6，两个气动执行器6分别与两个安全控制阀31连接，气动执行器6用于驱动安全控制阀31进行启闭。
50.在本实施例中，安全控制阀31的执行器采用气动执行器6(即采用气动执行器6驱动安全控制阀31做出启闭动作)，如此可以达到电气防爆作用。其中，两个气动执行器6连接有压缩氮气，以提供驱动源。
51.在本说明书一个实施例中，上述安全控制系统还包括上位机，上位机分别与温度检测装置2、气动执行器6和压力检测装置5电连接。
52.在本实施例中，通过设置上位机，可以使得整个系统实现自动化运行，即通过上位机接收温度检测装置2、气动执行器6和压力检测装置5的检测信号，以完成所需的运行策略。
53.在本说明书一个实施例中，放散装置1包括相互并联的手动放散组件11和自动放散组件12，手动放散组件11包括依次连接的第一二通阀111和第一止逆阀112，自动放散组件12包括依次连接的第二二通阀121、压力阀122和第二止逆阀123；
54.第一二通阀111和第二二通阀121分别与氢气供应管道10连接，第一止逆阀112和第二止逆阀123分别与外界连通。
55.在本实施例中，通过设置手动放散组件11和自动放散组件12，可以保证当系统出现超压时，可以更加安全合理的对氢气供应管道10中的氢气进行放散。可以知道的是，当系统出现超压时，优先自动放散组件12进行安全放散；而手动放散组件11更多的情况是用于在进行安全控制系统检修过程中的应用。
56.相关技术中，由于氢气的高回火速度，采用单一类型或结构的防回火装置存在一定的回火安全隐患。
57.为了解决该技术问题，在本说明书一个实施例中，防回火装置4包括依次连接的阻火器41和第三止逆阀42，阻火器41与安全控制阀31连接，第三止逆阀42与火炬连接。
58.在本实施例中，通过设置阻火器41和第三止逆阀42串联的方式，来实现更高可靠性的防回火性能，当发生回火事故时，阻火器41和第三止逆阀42的串联组合体将阻止火焰继续向上游传播。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
60.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本说明书的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本说明书进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本说明书各实施例技术方案的精神和范围。