[实用新型]一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备

说明书

本实用新型公开了一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备，该氢气液化设备包括真空箱、氢气纯化装置、预冷装置、第一氢压缩机机组、第二氢压缩机机组、第一透平膨胀机机组、第二透平膨胀机机组、第三透平膨胀机机组、第一低温吸附器、第二低温吸附器、换热器、正仲氢转化器、调节阀、节流阀以及液氢储罐；上述氢气液化设备每天能够生产液化氢气5～10吨，采用三个透平膨胀机机组串联制冷，并采用与高压节流制冷并联的氢气制冷循环系统，原料氢气经过多级正仲氢转化器的转化降温液化，上述氢气液化设备具有氢液化效率高、能耗低的优点。

技术领域

本实用新型涉及氢能利用技术领域，具体涉及一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备。

背景技术

随着全球工业化进程不断加快，化石燃料消耗量日益增加，对环境造成的污染越来越严重，迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。氢是自然界存在最普遍的元素，构成了宇宙质量的75％，来源广泛，制取途径多样，清洁无污染、具有最高的质量能量密度，这些独特的优势使其在能源和化工领域具有广泛应用。

氢可以作为化工原料，也可以作为火箭、燃气轮机和内燃机的燃料，还可以利用燃料电池系统转化为电能应用于汽车、船舶、铁路、飞机等运输行业及储能领域。氢能技术应用面广，将大幅度地减轻环境压力，为提高能源的安全性做出贡献。

氢能利用需要解决制取、储运和应用等一系列问题，而规模化储运则是氢能应用的瓶颈和关键。液氢是目前氢气的主要储运方式之一，在远距离运输、储存等方面具有巨大的优势和经济性，在氢能利用中发挥重要的作用。

氢气的液化温度很低，所以只有将氢气冷却到一定温度以下，才能将其液化。这一过程需要耗费大量的能量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备，能够提高液化效率，节约能耗，有助于液氢的大规模使用与推广。

本实用新型采用以下具体技术方案：

一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备，包括真空箱、氢气纯化装置、预冷装置、第一氢压缩机机组、第二氢压缩机机组、第一透平膨胀机机组、第二透平膨胀机机组、第三透平膨胀机机组、第一低温吸附器、第二低温吸附器、换热器、正仲氢转化器、调节阀、节流阀以及液氢储罐；

所述预冷装置、所述第一透平膨胀机机组、所述第二透平膨胀机机组、所述第三透平膨胀机机组、所述第一低温吸附器、所述第二低温吸附器、所述换热器、所述正仲氢转化器以及所述节流阀均安装于所述真空箱内；

所述调节阀包括第一调节阀和第二调节阀；

所述节流阀包括第一节流阀以及第二节流阀；

所述换热器包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器以及第五换热器；所述第一换热器内设置有第一高压氢气通道、第一中压氢气通道、第一低压氢气通道、第一原料氢气通道、液氮通道以及氮气通道；所述第二换热器内设置有第二高压氢气通道、第二中压氢气通道、第二低压氢气通道以及两个第二原料氢气通道；第三换热器内设置有第三高压氢气通道、第三中压氢气通道、第三低压氢气通道以及两个第三原料氢气通道；第四换热器内设置有第四高压氢气通道、第四中压氢气通道、第四低压氢气通道和两个第四原料氢气通道；所述第五换热器内设置有第五低压氢气通道和第五原料氢气通道；

所述预冷装置包括液氮罐，所述液氮罐设置有用于供给液氮的液氮供应管路、连通所述液氮罐底部液相空间和顶部气相空间的液氮虹吸管路、以及用于排放所述液氮罐内氮气的氮气排出管路；所述液氮虹吸管路与所述第一换热器内的所述液氮通道连通，用于通过液氮气化吸热实现所述第一换热器的冷却；所述氮气排出管路与所述第一换热器内的所述氮气通道连通；

所述正仲氢转化器包括第一正仲氢转化器、第二正仲氢转化器、第三正仲氢转化器、第四正仲氢转化器、第五正仲氢转化器以及第六正仲氢转化器；所述第六正仲氢转化器安装于所述第五换热器内；