專利名稱：一種安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)及其實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓供氫系統(tǒng)，特別是涉及一種安全高效無(wú)人值守的電廠用高壓供氫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
《火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5068-2006第13.1.3條規(guī)定“附近有可靠、合格氫源的發(fā)電廠可采用外購(gòu)氫氣供氫方案”，利用其他工業(yè)的副產(chǎn)品氫氣如單晶硅廠、化肥廠等都會(huì)有副產(chǎn)品氫氣產(chǎn)生，用壓縮機(jī)將其升壓至12-15MPa裝進(jìn)高壓鋼瓶?jī)?nèi)，通過(guò)高壓供氫裝置供電廠發(fā)電機(jī)氫氣冷卻使用。這樣既降低了電廠運(yùn)行費(fèi)用，又增加了其他工業(yè)的收入，這是一個(gè)雙贏的好事情，符合國(guó)家節(jié)能減排政策。傳統(tǒng)高壓供氫系統(tǒng)的氫氣壓力調(diào)節(jié)器安裝在氫氣匯流排內(nèi)部，輸氫軟管直接和貯氫單元組架母管相接，存在更換貯氫單元組架時(shí)有空氣漏入，需要惰性氣體吹掃，安全性低；存在輸氫軟管長(zhǎng)期在高壓下運(yùn)行，使用壽命短，存在安全隱患和危險(xiǎn)性。傳統(tǒng)高壓供氫系統(tǒng)采用二次減壓(第一次由13.0MPa減壓至3.2MPa，第二次再減壓至0.5MPa)，高壓鋼瓶?jī)?nèi)剩余壓力高，氫氣利用率低，運(yùn)行費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種安全高效無(wú)人值守的電廠用高壓供氫系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，它包括貯氫單元組架，所述的貯氫單元組架通過(guò)高壓輸氫軟管連接氫氣匯流排，在貯氫單元組架的端部設(shè)置氫氣壓力調(diào)節(jié)器，氫氣壓力調(diào)節(jié)器連接高壓輸氫軟管，在高壓輸氫軟管上設(shè)有高壓輸氫軟管氣瓶閥；所述的氫氣匯流排上設(shè)置有供氫氣閥、放空閥、置換閥和取樣閥，放空閥還與阻火器相連接。所述的貯氫單元組架由20個(gè)水容積為40L的15MPa高壓氫瓶組成，且在貯氫單元組架中設(shè)置組架匯流母管與各個(gè)高壓氫瓶連接，在組架匯流母管的出口設(shè)置氣瓶閥。所述的組架匯流母管為銅管。所述聞壓輸氫軟管的壓力為20MPa。上述的氫氣匯流排為不銹鋼管。上述的阻火器為礫石阻火器或絲網(wǎng)阻火器。一種采用上述供氫系統(tǒng)而實(shí)施的供氫方法，它包括如下步驟:
步驟一，依次打開(kāi)供氫氣閥、取樣閥和高壓輸氫軟管氣瓶閥，將供氫匯流排內(nèi)的CO2倒充向高壓輸氫軟管；
步驟二，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)口接頭處排出；
步驟三，打開(kāi)放空閥，從氫氣匯流排取樣閥處和氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口接頭處分析CO2純度達(dá)到95%以上后，通知集控運(yùn)行人員停止充CO2 ； 步驟四，關(guān)閉氫氣匯流排取樣閥、放空閥和氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥，使供氫母管及氫氣匯流排內(nèi)壓力保持在0.20MPa以上；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)口接頭連接到貯氫單元組架出口氣瓶閥上；
步驟五，關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口壓力為0.15
0.2MPa后，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥向發(fā)電機(jī)供氫；
步驟六，用氫氣置換發(fā)電機(jī)內(nèi)CO2時(shí)，始終保持這個(gè)壓力；發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度經(jīng)分析合格后，逐漸升壓；每一次升高氫壓0.05MPa ;調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器手柄，使供氫壓力始終高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓0.15 0.20 MPa。一種將上述供氫系統(tǒng)內(nèi)氫氣置換為二氧化碳的方法，它包括如下步驟:從發(fā)電機(jī)側(cè)向供氫站充CO2置換整個(gè)母管；從貯氫單元組架上卸下氫氣壓力調(diào)節(jié)器和高壓輸氫軟管；依次打開(kāi)氫氣匯流外的供氫氣閥、取樣閥、放空閥、高壓輸氫軟管氣瓶閥和氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)口接頭處排出；從上述排CO2處分析CO2純度，如達(dá)到95%以上則置換工作結(jié)束。一種供氫系統(tǒng)中貯氫單元組架的切換方法，它包括如下步驟:關(guān)閉貯氫單元組架出口的氣瓶閥；關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥；用銅板手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器從貯氫單元組架上卸下；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)口活接頭用手?jǐn)Q到新貯氫單元組架的出口氣瓶閥上；將組架出口氣瓶閥打開(kāi)1/4圈，2 3秒鐘即關(guān)上；用銅扳手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)口活接頭擰緊；緩慢打開(kāi)組架出口氣瓶閥；緩慢打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器出口小截止閥正常供氣。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，由于采用全新的設(shè)計(jì)理念，所以它具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)采用經(jīng)特殊改裝的進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)器，在更換貯氫單元組架時(shí)不會(huì)有空氣漏入高壓輸氫軟管和氫氣匯流排，安全性高；不需要進(jìn)行惰性氣體吹掃，勞動(dòng)強(qiáng)度低；(2)采用進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)器，進(jìn)口壓力高達(dá)15MPa，出口壓力可在0.03 1.4 MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，不需要二次減壓；
(3)與二次減壓相比，每個(gè)高壓氫瓶可利用氫氣5.0Nm3，可多利用氫氣1.08Nm3，提高氫瓶?jī)?nèi)高壓氫氣利用率21.6%，運(yùn)行費(fèi)用低；(4)不將壓力調(diào)節(jié)器安裝在氫氣匯流排上，而安裝在輸氫高壓軟管上，高壓軟管按20MPa設(shè)計(jì)，但在0.50MPa及以下壓力運(yùn)行，提高了輸氫鋼胎軟管的使用壽命，安全性高；(5)貯氫單元組架采用計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)，高壓氫瓶橫排布置，無(wú)倒瓶危險(xiǎn)，安全性高，占地面積小；(6)安全可靠，操作簡(jiǎn)單，僅在更換貯氫單元組架時(shí)需人工操作，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，它包括貯氫單元組架，上述的貯氫單元組架通過(guò)高壓輸氫軟管5連接不銹鋼材質(zhì)的氫氣匯流排，在貯氫單元組架的端部設(shè)置氫氣壓力調(diào)節(jié)器4，氫氣壓力調(diào)節(jié)器4連接高壓輸氫軟管5，高壓輸氫軟管5的壓力為20MPa。在高壓輸氫軟管5上設(shè)有高壓輸氫軟管氣瓶閥6 ;所述的氫氣匯流排上設(shè)置有供氫氣閥7、放空閥8、置換閥9和取樣閥10，放空閥8還與阻火器11相連接，阻火器11為礫石阻火器或絲網(wǎng)阻火器。
貯氫單元組架由20個(gè)水容積為40L的15MPa高壓氫瓶I組成，且在貯氫單元組架中設(shè)置組架匯流母管2與各個(gè)高壓氫瓶I連接，在組架匯流母管2的出口設(shè)置氣瓶閥3，其中組架匯流母管2為銅管。一種采用上述供氫系統(tǒng)而實(shí)施的供氫方法，它包括如下步驟:
步驟一，依次打開(kāi)供氫氣閥7、取樣閥10和高壓輸氫軟管氣瓶閥6，將供氫匯流排內(nèi)的CO2倒充向高壓輸氫軟管5 ;
步驟二，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器4進(jìn)口接頭處排出；
步驟三，打開(kāi)放空閥8，從氫氣匯流排取樣閥10處和氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口接頭處分析CO2純度達(dá)到95%以上后，通知集控運(yùn)行人員停止充CO2 ；
步驟四，關(guān)閉氫氣匯流排取樣閥10、放空閥8和氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥，使供氫母管及氫氣匯流排內(nèi)壓力保持在0.20MPa以上；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器4進(jìn)口接頭連接到貯氫單元組架出口氣瓶閥3上；
步驟五，關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口壓力為
0.15 0.2MPa后，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥向發(fā)電機(jī)供氫；
步驟六，用氫氣置換發(fā)電機(jī)內(nèi)CO2時(shí)，始終保持這個(gè)壓力；發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度經(jīng)分析合格后，逐漸升壓；每一次升高氫壓0.05MPa ;調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4手柄，使供氫壓力始終高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓0.15 0.20 MPa。上述實(shí)施為發(fā)電機(jī)及供氫母管用二氧化碳置換空氣已合格，發(fā)電機(jī)正常開(kāi)機(jī)時(shí)高壓供氫系統(tǒng)操作。一種將上述供氫系統(tǒng)內(nèi)氫氣置換為二氧化碳的方法，它包括如下步驟:從發(fā)電機(jī)側(cè)向供氫站充CO2置換整個(gè)母管；從貯氫單元組架上卸下氫氣壓力調(diào)節(jié)器4和高壓輸氫軟管5 ;依次打開(kāi)氫氣匯流外的供氫氣閥7、取樣閥10、放空閥8、高壓輸氫軟管氣瓶閥6和氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器4進(jìn)口接頭處排出；從上述排CO2處分析CO2純度，如達(dá)到95%以上則置換工作結(jié)束。上述實(shí)施為發(fā)電機(jī)正常停機(jī)時(shí)，如需將供氫系統(tǒng)內(nèi)氫氣置換為二氧化碳時(shí)高壓供氫系統(tǒng)操作。一種上述供氫系統(tǒng)中貯氫單元組架的切換方法，它包括如下步驟:關(guān)閉貯氫單元組架出口的氣瓶閥3 ;關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥；用銅板手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器4從貯氫單元組架上卸下；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器4進(jìn)口活接頭用手?jǐn)Q到新貯氫單元組架的出口氣瓶閥上；將組架出口氣瓶閥打開(kāi)1/4圈，2 3秒鐘即關(guān)上；用銅扳手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器4進(jìn)口活接頭擰緊；緩慢打開(kāi)組架出口氣瓶閥3 ;緩慢打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器4出口小截止閥正常供氣。上述實(shí)施為貯氫單元組架正常切換。
權(quán)利要求
1.一種安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，它包括貯氫單元組架，所述的貯氫單元組架通過(guò)高壓輸氫軟管(5)連接氫氣匯流排，其特征在于:在貯氫單元組架的端部設(shè)置氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)，氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)連接高壓輸氫軟管(5)，在高壓輸氫軟管(5)上設(shè)有高壓輸氫軟管氣瓶閥(6);所述的氫氣匯流排上設(shè)置有供氫氣閥(7)、放空閥(8)、置換閥(9)和取樣閥(10)，放空閥(8)還與阻火器(11)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，其特征在于:所述的貯氫單元組架由20個(gè)水容積為40L的15MPa高壓氫瓶(I)組成，且在貯氫單元組架中設(shè)置組架匯流母管(2 )與各個(gè)高壓氫瓶(I)連接，在組架匯流母管(2 )的出口設(shè)置氣瓶閥(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，其特征在于:所述的組架匯流母管(2)為銅管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓輸氫軟管(5)的壓力為20MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，其特征在于:所述的氫氣匯流排為不銹鋼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，其特征在于:所述的阻火器(11)為礫石阻火器或絲網(wǎng)阻火器。
7.一種采用權(quán)利要求1所述供氫系統(tǒng)而實(shí)施的供氫方法，其特征在于:它包括如下步驟: 步驟一，依次打開(kāi)供氫氣閥(7)、取樣閥(10)和高壓輸氫軟管氣瓶閥(6)，將供氫匯流排內(nèi)的CO2倒充向高壓輸氫軟管(5)； 步驟二，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)口接頭處排出； 步驟三，打開(kāi)放空閥(8)，從氫氣匯流排取樣閥(10)處和氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口接頭處分析CO2純度達(dá)到95%以上后，通知集控運(yùn)行人員停止充CO2 ； 步驟四，關(guān)閉氫氣匯流排取樣閥(10)、放空閥(8)和氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥，使供氫母管及氫氣匯流排內(nèi)壓力保持在0.20MPa以上；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)口接頭連接到貯氫單元組架出口氣瓶閥(3)上； 步驟五，關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口壓力為0.15 0.2MPa后，打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥向發(fā)電機(jī)供氫； 步驟六，用氫氣置換發(fā)電機(jī)內(nèi)CO2時(shí)，始終保持這個(gè)壓力；發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度經(jīng)分析合格后，逐漸升壓；每一次升高氫壓0.05MPa ;調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)手柄，使供氫壓力始終聞?dòng)诎l(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓0.15 0.20 MPa。
8.一種將權(quán)利要求1中供氫系統(tǒng)內(nèi)氫氣置換為二氧化碳的方法，其特征在于，它包括如下步驟:從發(fā)電機(jī)側(cè)向供氫站充CO2置換整個(gè)母管；從貯氫單元組架上卸下氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)和高壓輸氫軟管(5);依次打開(kāi)氫氣匯流外的供氫氣閥(7)、取樣閥(10)、放空閥(8)、高壓輸氫軟管氣瓶閥(6)和氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥，調(diào)節(jié)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)的調(diào)節(jié)手柄，使CO2從氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)口接頭處排出；從上述排CO2處分析CO2純度，如達(dá)到95%以上則置 換工作結(jié)束。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述供氫系統(tǒng)中貯氫單元組架的切換方法，其特征在于，它包括如下步驟:關(guān)閉貯氫單元組架出口的氣瓶閥(3);關(guān)閉氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)出口小截止閥；用銅板手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)從貯氫單元組架上卸下；將氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)口活接頭用手?jǐn)Q到新貯氫單元組架的出口氣瓶閥上；將組架出口氣瓶閥打開(kāi)1/4圈，2 3秒鐘即關(guān)上；用銅扳手將氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4)進(jìn)口活接頭擰緊；緩慢打開(kāi)組架出口氣瓶閥(3)；緩慢打開(kāi)氫氣壓力調(diào)節(jié)器(4) 出口小截止閥正常供氣。
全文摘要
一種安全高效無(wú)人值守的電廠高壓供氫系統(tǒng)，它包括貯氫單元組架，所述的貯氫單元組架通過(guò)高壓輸氫軟管連接氫氣匯流排，在貯氫單元組架的端部設(shè)置氫氣壓力調(diào)節(jié)器，氫氣壓力調(diào)節(jié)器連接高壓輸氫軟管，在高壓輸氫軟管上設(shè)有高壓輸氫軟管氣瓶閥；所述的氫氣匯流排上設(shè)置有供氫氣閥、放空閥、置換閥和取樣閥，放空閥還與阻火器相連接。采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，采用經(jīng)特殊改裝的進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)器，在更換貯氫單元組架時(shí)不會(huì)有空氣漏入高壓輸氫軟管和氫氣匯流排，安全性高；不需要進(jìn)行惰性氣體吹掃，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
文檔編號(hào)F17D1/02GK103090187SQ20111033126
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者霍書浩, 陳積福, 王書祥, 丁業(yè), 李玉磊, 蘇敏 申請(qǐng)人:河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院