一种用于氢液化系统的安全保护装置的制作方法

1.本实用新型属于氢液化技术领域，特别涉及一种用于氢液化系统的安全保护装置，适用于纯度不合格的液氢组分、液氢储罐放散口气液混合组分及氢液化系统事故状态下的安全排放。

背景技术：

2.氢能产业发展成为我国工业发展的热点，氢能正处于大力发展的关键时期。氢能被视为21世纪最具潜力的二次能源。我国在氢能全生命周期商业化应用中诸如制取、储运、应用等各环节还不够成熟，而氢液化方式储运是其中的瓶颈环节。
3.氢气压缩机出口的产品氢气以氦循环及氢循环方式实现氢液化过程。氦循环主要采用闭路氦制冷提供液化氢气的制冷量。氢循环以氢气进入冷箱，通过与返流的冷氮气及冷氦气换热，冷却至80k后，再通过节流膨胀液化，过冷液氢从冷箱输送到液氢贮罐。在氢液化装置运行时，液氢纯度可能存在未达标情况，此部分液体需进行安全排放；在液氢储罐本体超压时，需要排放设备内积存的大量气液混合组分；液氢系统在事故状态下，同样需要将大量液氢进行安全排放，保障系统及人身财产安全。低温液氢绝对温度约-253℃，其氢含量约 99.9999％。由于低温液氢温度极低，且有易燃易爆等危险属性。若不能妥善处理，势必对排放源附近设备、土建基础和周边环境、人员带来极大危害。
4.对于上述问题，若采用直接现场对空排放，低温液氢与氢气会发生聚集，由于其比空气比重大，设备需要极大的布置空间以保证安全；目前，国家暂时也无相关强制性或推荐性规范允许液氢直接排放。若液氢系统发生火灾等事故，低温液氢在环境温度下将迅速气化，氢气浓度会在事故范围内发生团聚，此时遇到明火后极易发生爆炸事件，危害极其严重。因此，氢液化系统急需一种安全、经济的液氢排放处理装置与措施。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于氢液化系统的安全保护装置，既可以在氢液化装置运行时，将系统中纯度不合格的液氢组分与液氢储罐本体超压放散的气液混合组分进行收集、气化处理；还能保障液氢系统在事故状态下，将大量液氢快速气化并送至火炬装置进行安全焚烧、排放；保证了液氢系统区域及外部环境不受影响，解决了氢液化过程中的安全隐患，从而保障整体系统运行的安全性，满足生产需求。
6.本实用新型主要包括包括液氢储罐1、液氢排放出口管道2、专用快接头3、不合格液氢截止阀4、不合格液氢管道5、第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12、事故加热器13、事故加热器出口管道14以及火炬系统15等组件。
7.液氢储罐1的排放口c与液氢排放出口管道2连接；液氢储罐1的产品纯度不合格出口b与专用快接头3、不合格液氢截止阀4、不合格液氢管道5依次连接；所述液氢排放出口管
道2与不合格液氢管道5合并后，分两路分别与第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7连接；第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7分别与第一事故汽化器8、第二事故汽化器9连接，之后分别与第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11连接；所述第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11经事故汽化器出口管道12合并后，与事故加热器13连接；最终，事故加热器13通过事故加热器出口管道14与火炬系统15连接。
8.本实用新型所述液氢储罐1设有液氢充装入口a、产品纯度不合格出口b 及排放口c等管口。正常生产时，专用快接头3与液氢储罐1的排放口c处于断开状态；当充装液氢纯度不合格时，需用液氢专用连接管道将液氢储罐1 的排放口c与专用快接头3连通。液氢排放出口管道2、不合格液氢管道5及事故汽化器出口管道12均采用耐低温(-253℃)的不锈钢材质的真空管道。所述第一事故汽化器8、第二事故汽化器9可在液氢排放量较大时同时使用，亦可在液氢排放量较小时互为备用，从而保证整套系统的冗余安全性与稳定性。
9.所述的液氢储罐1的出口与第一事故汽化器8、第二事故汽化器9的出、入口，事故加热器13的出、入口，连接形式采用不锈钢对焊法兰，满足耐低温冲击要求。
10.本实用新型的有益效果在于：能够确保氢气液化系统安全、稳定运行，既可将系统中纯度不合格的液氢组分与液氢储罐本体超压放散的气液混合组分进行收集、气化、焚烧处理；又能保障事故状态下，将大量液氢快速气化并送至火炬系统进行安全焚烧、排放等。保证了工艺生产需求，解决了生产中的安全隐患，保障了液氢系统区域设备、操作人员及相关财产安全。
附图说明
11.图1.一种用于氢液化系统的安全保护装置图。其中：液氢储罐1，液氢排放出口管道2，专用快接头3，不合格液氢截止阀4，不合格液氢管道5，第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器 8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12，事故加热器13，事故加热器出口管道14、火炬系统15
具体实施方式
12.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明；应当强调的是，下述说明不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
13.本实用新型提供的一种用于氢液化系统的安全保护装置，应用在国内某大型气体科技公司1000l/h氢液化机组安全排放系统中，液氢储罐区设置了本实用新型中的安全装置，解决了机组投产运行中的安全隐患，保证了液氢系统区域的安全生产。
14.根据图1所示，本实用新型主要包括液氢储罐1，液氢排放出口管道2，专用快接头3，不合格液氢截止阀4，不合格液氢管道5，第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12，事故加热器13，事故加热器出口管道14以及火炬系统 15。
15.所述液氢储罐1设有液氢充装入口a、产品纯度不合格出口b及排放口c 等管口。正
常生产时，专用快接头3与液氢储罐1的排放口c处于断开状态；且纯度为99.9999％液氢由液氢储罐1充装入口a进入后进行贮存。若经过检测纯度不合格，需将液氢储罐1的排放口c与专用快接头3以液氢专用连接管道连通；液氢储罐1中的不合格液氢，再依次经过专用快接头3、不合格液氢截止阀4、不合格液氢管道5、第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12、事故加热器13、事故加热器出口管道14及火炬系统15等组件进行处理。将不合格液氢组分气化、加热后在火炬系统15中焚烧处理，以保证工艺生产需求。
16.在生产过程中，液氢储罐1可能出现设备本体超压等异常工况，超压排出的液氢气液组分借助液氢储罐1的排放口c进行外排泄压。该液氢气液组分依次经过液氢排放出口管道2、第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12、事故加热器13，事故加热器出口管道14以及火炬系统15等组件进行处理。将超压放散的液氢气液组分气化、加热后在火炬系统15中焚烧处理，以保证生产稳定与安全。
17.氢气液化系统在生产过程中也存在遇到火灾等危险性事故，除将液氢储罐 1上游液氢快切阀快速切断与事故喷淋措施外，还需将液氢储罐1中贮存的液氢组分迅速泄压、气化并焚烧。其依次经过液氢排放出口管道2、第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀7、第一事故汽化器8、第二事故汽化器9、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11、事故汽化器出口管道12、事故加热器13、事故加热器出口管道14以及火炬系统15等组件进行处理，从而保证氢液化系统在事故状态下的稳定与安全。
18.所述液氢储罐1为横卧式储罐，有效容积100m3，工作压力0.6mpa，采用高真空多层绝热形式，容器材质选用耐低温不锈钢；液氢为低温介质，温度约为-253℃，因此所述液氢排放出口管道2、不合格液氢管道5及事故汽化器出口管道12均需做保冷隔热处理，保冷管道采用耐低温(-253℃)不锈钢材质的真空管道。所述第一事故汽化器前端截止阀6、第二事故汽化器前端截止阀 7、第一事故汽化器后端截止阀10、第二事故汽化器后端截止阀11均为耐低温冲击的不锈钢手动截止阀。所述第一事故汽化器8、第二事故汽化器9为直立式，最大气化能力1000nm3/h，工作压力0.5mpa，出口气体温度＞-10℃(并要求不低于环境温度10℃)，冬季无法实现时事故加热器13启动，并根据环境温度自动启停；两台设备互为备用时，入口/出口阀门需保持一开一关。所述事故加热器13最大气化能力15000nm3/h，工作压力0.2mpa，介质工作温度 60-70℃，且需设置事故电源保证出口温度不低于事故加热器出口管道14的最低耐受温度。所述火炬系统15为全厂公用设施，负责全厂回收的可燃介质燃烧，连接管道需坡向火炬入口。
19.所述液氢储罐1的出口与第一事故汽化器8、第二事故汽化器9的入口管径均为dn80，连接形式采用不锈钢对焊法兰；第一事故汽化器8、第二事故汽化器9的出口管径为dn200，事故加热器13的出、入口管径为dn250，连接形式采用不锈钢对焊法兰，需满足耐低温冲击要求。
20.应用本实用新型提供的一种用于氢液化系统的安全保护装置，解决了低温氢液化系统的工艺需要以及超压、事故等状态下的安全隐患，保障了站区生产安全。
21.最终说明：以上内容仅为本实用新型的具体实施实例，但不限于此；凡在本实用新
型基础上进行的同等变化、等价转化等而形成的类似技术方案，均为本实用新型相应的保护内容，在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于氢液化系统的安全保护装置，其特征在于，包括液氢储罐(1)、液氢排放出口管道(2)、专用快接头(3)、不合格液氢截止阀(4)、不合格液氢管道(5)、第一事故汽化器前端截止阀(6)、第二事故汽化器前端截止阀(7)、第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)、第一事故汽化器后端截止阀(10)、第二事故汽化器后端截止阀(11)、事故汽化器出口管道(12)、事故加热器(13)、事故加热器出口管道(14)以及火炬系统(15)；液氢储罐(1)的排放口c与液氢排放出口管道(2)连接；液氢储罐(1)的产品纯度不合格出口b与专用快接头(3)、不合格液氢截止阀(4)、不合格液氢管道(5)依次连接；所述液氢排放出口管道(2)与不合格液氢管道(5)合并后，分两路分别与第一事故汽化器前端截止阀(6)、第二事故汽化器前端截止阀(7)连接；第一事故汽化器前端截止阀(6)、第二事故汽化器前端截止阀(7)分别与第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)连接，之后分别与第一事故汽化器后端截止阀(10)、第二事故汽化器后端截止阀(11)连接；所述第一事故汽化器后端截止阀(10)、第二事故汽化器后端截止阀(11)经事故汽化器出口管道(12)合并后，与事故加热器(13)连接；事故加热器(13)通过事故加热器出口管道(14)与火炬系统(15)连接。2.根据权利要求1所述的用于氢液化系统的安全保护装置，其特征在于，液氢储罐(1)设有液氢充装入口a、产品纯度不合格出口b及排放口c管口；液氢排放出口管道(2)、不合格液氢管道(5)及事故汽化器出口管道(12)均采用耐低温-253℃的不锈钢材质的真空管道；所述第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)在液氢排放量较大时同时使用，或在液氢排放量较小时互为备用。3.根据权利要求1所述的用于氢液化系统的安全保护装置，其特征在于，液氢储罐(1)的出口与第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)的出、入口，事故加热器(13)的出、入口，连接形式采用不锈钢对焊法兰。

技术总结

一种用于氢液化系统的安全保护装置，属于氢液化技术领域，包括液氢储罐(1)、液氢排放出口管道(2)、专用快接头(3)、不合格液氢截止阀(4)、不合格液氢管道(5)、第一事故汽化器前端截止阀(6)、第二事故汽化器前端截止阀(7)、第一事故汽化器(8)、第二事故汽化器(9)、第一事故汽化器后端截止阀(10)、第二事故汽化器后端截止阀(11)、事故汽化器出口管道(12)、事故加热器(13)、事故加热器出口管道(14)以及火炬系统(15)等组件。优点在于，能够确保氢气液化系统安全、稳定运行，既可将系统中纯度不合格的液氢组分与液氢储罐本体超压放散的气液混合组分进行收集、气化、焚烧处理；又能保障事故状态下，将大量液氢快速气化并送至火炬系统进行安全焚烧、排放等。排放等。排放等。