一种加氢站加热系统及燃料车辆
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种加氢站加热系统及燃料车辆。
背景技术
目前加氢站的储罐主要以高压气态为主，但由于能量密度的限制，高压气态储氢方式不仅储藏重量有限，同时也属于高压储罐，存在一定的安全问题。而采用液氢技术，则可以实现常压或者低压储存，同时液态氢还可以提高储能密度及储存量等。
但液态氢在实际使用过程中，需要对其进行加热，以保证其气化，因此需要相应的换热装置实现对液态氢气化过程的加热。
现有技术采用外加热的方式给液态氢进行加热，满足液态氢转化气态氢气时所需的热量，而这就会造成额外能量消耗，由此导致额外的成本损耗以及环境污染。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种加氢站加热系统及燃料车辆，其克服了以上技术问题。
根据本实用新型的第一个方面，提供了一种加氢站加热系统，所述系统包括：液氢管道，用于供给液态氢；燃烧气化装置，与所述液氢管道贴合，用于与所述液氢管道进行热交换，以将所述液氢管道中的液态氢气化；氢气点燃装置，用于引入并燃烧因蒸发所溢出的气态氢，以给所述燃烧气化装置提供与所述液氢管道进行热交换的热量。
可选的，所述燃烧气化装置，包括：燃烧介质管道，一部分所述燃烧介质管道缠绕于所述液氢管道的外表面上，另一部分所述燃烧介质管道位于所述氢气点燃装置的燃烧区域内，且所述燃烧介质管道的内部流通有热量交互介质，以被所述氢气点燃装置加热并与所述液氢管道进行热交换。
可选的，还包括：导热介质管道组，缠绕于所述液氢管道的外表面上，且用于与所述液氢管道进行热交换，而且，所述导热介质管道组的内部流通有待冷却的导热介质，其中，所述导热介质的温度高于所述液氢管道中液态氢的温度。
可选的，所述导热介质管道组至少包括：初始气化管道、及气化完成管道；其中，初始气化管道，数量设置为一个或多个，用于与所述液氢管道中的液态氢进行热交换，以将所述液氢管道中的液态氢进行初始加热气化、以及将所述初始气化管道中的介质进行降温，并在所述液氢管道中得到液态氢及气态氢的混合物；气化完成管道，数量设置为一个或多个，用于将经所述初始气化管道初始加热气化得到的液态氢及气态氢的混合物完全气化；而且，所述初始气化管道、及所述气化完成管道沿液态氢的流动方向在所述液氢管道上依次排列。
可选的，所述初始气化管道包括以下一种或两种：加氢机管道，数量设置为一个或多个，且每个所述加氢机管道的两端均连接于对应的加氢机的气态氢输入端及气态氢输出端，以传输经所述加氢机压缩后的气态氢；操作间换热管道，数量设置为一个或多个，且每个所述操作间换热管道的两端均连接于对应的操作间换热器的输入端及输出端，以传输经所述操作间换热器输出的操作间导热介质。
可选的，所述气化完成管道包括以下一种或两种：热泵管道，数量设置为一个或多个，且连接于热泵，并流通热泵导热介质以与所述液氢管道进行热交换；光热器管道，数量设置为一个或多个，且连接于光热器，并依据从所述光热器接收的热量与所述液氢管道进行热交换；而且，所述热泵管道及所述光热器管道的外周均分布有散热翅片。
可选的，还包括：控制器，数量与所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器一一对应，而且，所述控制器通过与所对应的所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器进行信息交互以控制对应的所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器的启闭。
可选的，所述液氢管道包括：初始安装管道，与所述初始气化管道的数量一一对应；气化完成安装管道，与所述气化完成管道的数量一一对应；其中，所述初始安装管道至少包括两条初始并联支路，而且，至少一条所述初始并联支路供所述操作间换热管道缠绕，其余所述初始并联支路供所述加氢机管道缠绕；所述气化完成安装管道至少包括三条完成并联支路，而且，至少一条所述完成并联支路供所述热泵管道缠绕，至少一条所述完成并联支路供所述光热器管道缠绕，至少一条所述完成并联支路供所述燃烧介质管道缠绕。
可选的，所述氢气点燃装置包括：燃烧器，用于将引入的因蒸发所溢出的气态氢进行点燃，以加热所述燃烧介质管道；所述操作间换热器，连通于所述操作间换热管道，且位于所述燃烧器的燃烧区域内，以供所述操作间换热管道获取热量。
根据本实用新型的第二个方面，提供了一种燃料车辆，包括：上述的一种加氢站加热系统；氢气收集器，用于收集储氢罐溢出的气态氢，连通于氢气点燃装置，以向氢气点燃装置供给所收集的气态氢。
本实用新型有益效果如下：通过该氢气点燃装置将液氢蒸发出来的氢气进行点燃，以加热上述燃烧气化装置，从而使得燃烧气化装置可以通过与液氢管道进行热交换，以对液氢管道进行加热，从而实现液氢气化。即：可以实现对液氢蒸发出来的氢气进行利用，满足液氢气化的吸热需求。而且，不会造成额外能量消耗，也不会导致额外的成本损耗以及环境污染。
附图说明
图1为本实用新型一种加氢站加热系统的结构示意图；
图2为本实用新型一种加氢站加热系统中各个模块的结构示意图；
图3为本实用新型一种加氢站加热系统中各个模块集成为一个模块的结构示意图。
其中，11、初始安装管道；111、液氢管道；112、初始并联支路；113、完成并联支路；12、气化完成安装管道；21、燃烧器；22、燃烧气化装置； 221、燃烧介质管道；23、操作间换热器；24、氢气点燃装置；30、导热介质管道组；31、初始气化管道；311、操作间换热管道；312、70MPa加氢机管道；313、35MPa加氢机管道；32、气化完成管道；321、热泵管道； 322、光热器管道；40、加氢站加热模块；41、初级换热模块；42、后端换热模块；43、氢气点燃换热模块。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
为了便于理解本实用新型实施例，下面通过几个具体实施例对本实用新型的实施过程进行详细的阐述。
本实用新型第一实施例提供了一种加氢站加热系统，其中，该系统包括:液氢管道111，用于供给液态氢；燃烧气化装置22，与所述液氢管道 111贴合，用于与所述液氢管道111进行热交换，以将所述液氢管道111 中的液态氢气化；氢气点燃装置24，用于引入并燃烧因蒸发所溢出的气态氢，以给所述燃烧气化装置22提供与所述液氢管道111进行热交换的热量。
就此，通过该氢气点燃装置24将液氢蒸发出来的氢气进行点燃，以加热上述燃烧气化装置22，从而使得燃烧气化装置22可以通过与液氢管道111进行热交换，以对液氢管道111进行加热，从而实现液氢气化。即：可以实现对液氢蒸发出来的氢气进行利用，满足液氢气化的吸热需求。而且，不会造成额外能量消耗，也不会导致额外的成本损耗以及环境污染。
具体的，本实用新型第一实施例提供了一种加氢站加热系统，其中，该系统包括：液氢管道111、燃烧气化装置22、及氢气点燃装置24，其中，该液氢管道111用于供给液态氢；而燃烧气化装置22与所述液氢管道111 贴合，并且，该燃烧气化装置22用于与所述液氢管道111进行热交换以将所述液氢管道111中的液态氢气化；而氢气点燃装置24用于引入并燃烧因蒸发所溢出的气态氢，以对该燃烧气化装置22进行加热，从而实现给所述燃烧气化装置22提供与所述液氢管道111进行热交换的热量。
其中，气态氢即为气态的氢气，而液态氢以及液氢是由氢气经过降温而得到的液体。
当然，在本实施例中，该部分燃烧气化装置22位于该氢气点燃装置 24的燃烧区域内，以供氢气点燃装置24对该燃烧气化装置22进行加热。
所以，只需通过该氢气点燃装置24将液氢蒸发出来的氢气进行点燃，以加热上述燃烧气化装置22，从而使得燃烧气化装置22可以通过与液氢管道111进行热交换，以对液氢管道111进行加热，即可实现液氢气化。当然，也就不会造成额外能量消耗，也不会导致额外的成本损耗以及环境污染。
在另一实施例中，针对该燃烧气化装置22，其包括：燃烧介质管道 221。在本实施例中，该燃烧介质管道221的一部分所述燃烧介质管道221 缠绕于所述液氢管道111的外表面上，而另一部分所述燃烧介质管道221 位于所述氢气点燃装置24的燃烧区域内。当然，该燃烧介质管道221的内部流通有热量交互介质，在该另一部分燃烧介质管道221被所述氢气点燃装置24加热时，通过该热量交互介质的流通，使得该一部分燃烧气化装置22可以通过与液氢管道111进行热交换，以对液氢管道111进行加热，即可实现液氢气化。
所以，只需通过该氢气点燃装置24将液氢蒸发出来的氢气进行点燃，以加热该燃烧介质管道221，从而使得缠绕在液氢管道111上的燃烧介质管道221与所述液氢管道111进行热交换，以对液氢管道111进行加热，即可实现液氢气化。当然，也就不会造成额外能量消耗，也不会导致额外的成本损耗以及环境污染。
当然，在本实施例中，针对该氢气点燃装置24，其包括：燃烧器21、及操作间换热器23，其中，该燃烧器21用于将引入的因蒸发所溢出的气态氢进行点燃以加热所述燃烧介质管道221；而操作间换热器23连通于所述操作间换热管道311，而且，该操作间换热器23位于燃烧器21的燃烧区域内，以供操作间换热管道311获取热量。其中，该操作间换热器23 在下文中有进行详述，在此不做赘述。由此，通过该燃烧器21即可实现对蒸发出来的气态氢进行燃烧，以对蒸发出来的气态氢进行利用。
当然，为进一步增加液氢管道111中的液态氢气化的效果，在另一实施例中，进行以下设置：
该加氢站加热系统还包括：导热介质管道组30。其中，该导热介质管道组30缠绕于所述液氢管道111的外表面上，而且，导热介质管道组30 用于与所述液氢管道111进行热交换，当然，该导热介质管道组30的内部流通有待冷却的导热介质，其中，导热介质的温度高于所述液氢管道111 中液态氢的温度。
当然，在本实施例中，该导热介质管道组30连接于因工作而产生该待冷却的导热介质的设备。
在本实施例中，该导热介质管道组30连通有待冷却的导热介质，而且，该导热介质的温度高于所述液氢管道111中液态氢的温度，所以，在本实施例中，可以通过该导热介质管道组30与液氢管道111进行热交换，以进一步可以提高液氢管道111中的液态氢气化的速率，当然，该液氢管道111还可以作为冷源给导热介质管道组30降温，实现资源互用；此外，也可以实现多个能源与液氢管道111进行热交换。
针对该导热介质管道组30，在另一实施例中，其至少包括：初始气化管道31、及气化完成管道32，而且，该初始气化管道31、及该气化完成管道32沿液态氢的流动方向在所述液氢管道111上依次排列。
其中，初始气化管道31的数量设置为一个或多个，根据图1所示，在本实施例中设置有一个初始气化管道31。
在本实施例中，该初始气化管道31用于与所述液氢管道111中的液态氢进行热交换，以将所述液氢管道111中的液态氢进行初始加热气化、以及将所述初始气化管道31中的介质进行降温，并在所述液氢管道111 中得到液态氢及气态氢的混合物；
如：该初始气化管道31包括但不限于以下一种或两种：加氢机管道、以及70MPa操作间换热管道311。
具体的，该加氢机管道的数量设置为一个或多个，而且，每个加氢机管道的两端均连接于对应的加氢机气态氢输入端及气态氢输出端，以传输经所述加氢机压缩后的气态氢；
而操作间换热管道311的数量设置为一个或多个，而且，每个操作间换热管道311的两端均连接于对应的操作间换热器23的输入端及输出端，以传输经所述操作间换热器23输出的操作间导热介质。
当然，在本实施例中，并不对该初始气化管道31的种类、型号、及数量进行限定，只需其满足本实施例的要求即可。
根据图1所示，在本实施例中设置有两个加氢机管道---35MPa加氢机管道313以及70MPa加氢机管道312,以及一个操作间换热管道311。
并且，在本实施例中，上述的气化完成管道32的数量设置为一个或多个，根据图1所示，在本实施例中设置有一个气化完成管道32。
在本实施例中，该气化完成管道32用于将经所述初始气化管道31初始加热气化得到的液态氢及气态氢的混合物完全气化。
如：所述气化完成管道32包括以下一种或两种：热泵管道321、及光热器管道322。进一步优化的，该气化完成管道32还包括上述的燃烧介质管道221。当然，在本实施例中，该燃烧介质管道221也包含于上述的初始气化管道31，或者，该燃烧介质管道221同时包含于上述的初始气化管道31、及气化完成管道32。
具体的，该热泵管道321的数量设置为一个或多个，而且，每个该热泵管道321连接于热泵，并且，该热泵管道321内流通有热泵导热介质，并借此与所述液氢管道111进行热交换；当然，该热泵导热介质的温度高于该液氢管道111的温度。
而光热器管道322的数量设置为一个或多个，而且，每个该光热器管道322均连接于同一个光热器或不同的光热器，并且，每个光热器管道322 依据从所述光热器接收的热量与所述液氢管道111进行热交换。
进一步的，在本实施例中，热泵管道321及所述光热器管道322的外周均分布有散热翅片。
当然，在本申请中，所涉及的管道的外表面上均可分布有散热翅片，借助该散热翅片，有助于提高热交换的效率，从而，可以有助于提高液氢管道111中液态氢气化的速率。
当然，在本实施例中，该导热介质管道组30也可只包括：初始气化管道31、及气化完成管道32中的任意一个，而且，在此情况下，并不对该初始气化管道31的具体数量、及气化完成管道32的具体数量进行具体限定，只需其满足本实施例的要求即可。
如：在该导热介质管道组30只包括有初始气化管道31时，可以将多个该初始气化管道31沿液态氢的流动方向在液氢管道111上依次排列，从而，可以通过这些初始气化管道31将液氢管道111中的液态氢逐步气化。
在该导热介质管道组30只包括有气化完成管道32时，可以将多个该气化完成管道32沿液态氢的流动方向在液氢管道111上依次排列，从而，可以通过这些气化完成管道32将液氢管道111中的液态氢逐步气化。
当然，在本实施例中，还包括：控制器。其中，该控制器的数量与所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器23一一对应，而且，所述控制器通过与所对应的所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器23进行信息交互以控制对应的所述热泵、所述光热器、及所述操作间换热器23 的启闭。由此，通过各个控制器分别控制对应的热泵、光热器、及操作间换热器23的启闭，有助于避免控制器件产生信息干扰，保证了控制行为的顺利实施。
当然，在另一实施例中，也可只通过一个控制器对该热泵、光热器、及操作间换热器23的启闭进行分别控制。
当然，在另一实施例中，还可以设置控制阀，其中，该控制阀的数量设置为多个，且本申请中涉及的管道中均设置有该控制阀，而且，该控制阀控制该控制阀所安装的管道的通断，当然，该控制阀可接收用户指令以控制对应管道的通断。针对该用户指令的来源，在本实施例中对此并不做限定。
就此，在本实施例中，不仅可以实现对蒸发出来的气态氢进行利用，满足液态氢气化的吸热需求和操作间的采暖；而且，还可以实现多个能源的多重换热；而且，多重换热装置可以实现对操作间采暖制冷；当然，该液氢管路还可以作为冷源给包括有加氢机管道中的气态氢进行降温。而且，也实现了光热器及热泵的整体换热利用；也就降低了传统能源的使用；当然也提高了可再生能源和清洁能源使用率及提高整体效率；实现了多模式应用。
当然，为了增加液氢管道111中液态氢的气化速率，在另一实施例中，还可对液氢管道111进行以下设置以增加液氢管道111和与该液氢管道 111进行热交换的管道的接触面积：
所述液氢管道111包括至少两个安装管道，其中，该安装管道用于安装导热介质管道，而且，该安装管道的数量与导热介质管道中管道单元的数量一一对应。具体的，在该导热介质管道只包括：一个初始气化管道31、及一个气化完成管道32的情况下，该液氢管道111包括：一个用于供初始气化管道31缠绕的初始安装管道11、及一个用于供气化完成管道32 缠绕的气化完成安装管道12。
其中，初始安装管道11与所述初始气化管道31的数量一一对应；而且，该初始安装管道11至少包括两条初始并联支路112，而且，至少一条所述初始并联支路112供所述操作间换热管道311缠绕，其余所述初始并联支路112供所述加氢机管道缠绕。如：根据图1所示，该初始安装管道 11包括三条初始并联支路112，以使得该初始安装管道11中的三条初始并联支路112呈“日”型设置。其中一条初始并联支路112用于供35MPa 的加氢机管道313缠绕，其中一条初始并联支路112用于供70MPa的加氢机管道312缠绕，其中一条初始并联支路112用于供操作间换热管道311 缠绕。
所以，在该液氢分流至该三条初始并联支路112时，即可通过该加氢机管道及操作间换热管道311分别给所缠绕的初始并联支路112内的液态氢进行加热，以提高该初始安装管道11的液态氢气化的速率。
当然，在另一实施例中，该初始安装管道11中还有至少一条初始并联支路112供所述燃烧介质管道221缠绕。由此，在本实施例中，该燃烧介质管道221可以作为初始气化管道31的一部分，以对该燃烧介质管道 221中所缠绕的初始并联支路112内的液态氢进行加热，以提高该初始安装管道11的液态氢气化的速率。
而气化完成安装管道12与所述气化完成管道32的数量一一对应；而且，所述气化完成安装管道12至少包括三条完成并联支路113，而且，至少一条所述完成并联支路113供所述热泵管道321缠绕，至少一条所述完成并联支路113供所述光热器管道322缠绕。
此外，该气化完成安装管道12中还有至少一条完成并联支路113供所述燃烧介质管道221缠绕。由此，在本实施例中，该燃烧介质管道221 可以作为气化完成管道32的一部分，以对该从初始安装管道11流出的气态氢和液态氢的混合物进行加热，以将该混合物进行继续气化。
如：根据图1所示，该气化完成安装管道12包括三条完成并联支路 113，以使得该气化完成安装管道12中的三条完成并联支路113呈“日”型设置。其中一条完成并联支路113用于供热泵管道321缠绕，其中一条完成并联支路113用于供光热器管道322缠绕，其中一条完成并联支路113 用于供燃烧介质管道221缠绕。
当然，在本实施例中，可以只有初始安装管道11上缠绕有该燃烧介质管道221，也可只有气化完成安装管道12上缠绕有该燃烧介质管道221，还可以是初始安装管道11及气化完成安装管道12上均缠绕有该燃烧介质管道221，在本实施例中，对此不作限定，只需其满足本实施例的要求即可。
当然，在本实施例中，该液氢管道111中的液态氢完成气化后，会经管路进入后端的压力调节装置，如进入燃料车辆的动力系统。
当然，在另一实施例中，为了提高该一种加氢站加热系统的组装速率，将各个部件集成为模块。具体的，该加氢站加热系统包括：初级换热模块 41、后端换热模块42、及氢气点燃换热模块43。具体的，在本实施例中，将上述的初始安装管道11、操作间换热管道311及加氢机管道集成于初级换热模块41的壳体中，具体的，根据图1至2所示，将上述的初始安装管道11、操作间换热管道311、70MPa加氢机管道312、及35MPa加氢机管道313集成于初级换热模块41的壳体中。而且，将上述的气化完成安装管道12、热泵管道321、光热器管道322、以及燃烧介质管道221集成于后端换热模块42的壳体中。此外，还将燃烧器21、及操作间换热器23 集成于氢气点燃换热模块43的壳体中。
当然，根据图3所示，该初级换热模块41、后端换热模块42、及氢气点燃换热模块43也可集成于同一壳体内，以形成加氢站加热模块40。
此外，在另一实施例中，还提供了一种燃料车辆，该燃料车辆包括：上述任一实施例提供的加氢站加热系统、氢气收集器、以及能源转化装置。其中，该氢气收集器用于收集储氢罐溢出的氢气，而且，该氢气收集器用于收集储氢罐溢出的气态氢，且连通于氢气点燃装置24，以向氢气点燃装置24供给所收集的气态氢。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如 ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
