專利名稱：帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱及吹掃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于清潔環(huán)保的新能源領(lǐng)域，具體涉及一種帶吹掃功能的加氫站氫氣卸 氣柱裝置及吹掃方法。
背景技術(shù)：
燃料電池汽車技術(shù)是一種以氫氣為燃料，通過(guò)燃料電池將氫氣轉(zhuǎn)換為電能作為動(dòng) 力源的高效率、零排放的清潔汽車技術(shù)。加氫站是給燃料電池汽車提供氫燃料加注的基礎(chǔ) 設(shè)施，其類型從其供氫方式上可分為站內(nèi)制氫和站外供氫兩種，前者是在加氫站內(nèi)直接建 設(shè)制氫裝置生產(chǎn)氫氣，后者則利用管束運(yùn)氫車將氫源點(diǎn)的氫氣運(yùn)送至站內(nèi)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng) 建成兩座加氫站，分別位于為上海安亭國(guó)際汽車城和北京，均采用站外供氫方式。對(duì)于外供氫加氫站，管束運(yùn)氫車進(jìn)站后，需利用卸氣柱將管束車內(nèi)氫氣傳輸?shù)綁?縮機(jī)或加氫機(jī)。卸氣柱固定安裝在加氫站內(nèi)的卸氣區(qū)，當(dāng)氫氣拖車到達(dá)卸氣區(qū)后，通過(guò)它可 以將長(zhǎng)管拖車內(nèi)的氫氣安全卸載下來(lái)并向氫氣壓縮機(jī)和加氫機(jī)供氣。卸氣柱通常由以下設(shè) 備零部件組成快換接頭、高壓軟管、單向閥、球閥、安全閥及管路等。在初次卸氣前或者對(duì) 卸氣柱維護(hù)后，卸氣柱內(nèi)會(huì)積存空氣，因此需要先對(duì)管路進(jìn)行吹掃。目前已建成的加氫站采用的卸氣柱結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，卸氣柱卸氣前或維護(hù) 后的吹掃都是直接利用管束車內(nèi)的氫氣進(jìn)行吹掃，即關(guān)閉第一球閥5和第二球閥7，將快換 接頭1接到管束車上的氫氣卸氣口連接，打開(kāi)管束車上的卸氣閥門。氫氣進(jìn)入卸氣柱管路 內(nèi)，達(dá)到一定壓力后打開(kāi)第一球閥5排氣。數(shù)次反復(fù)后可完成吹掃工作。該工藝流程類似于 目前天然氣加氣站內(nèi)的卸氣柱所采用的工藝，但對(duì)于氫氣，由于卸氣前管路內(nèi)存在空氣，按 照此工藝吹掃，存在氫氣與管內(nèi)空氣混合達(dá)到氫氣爆炸極限可能性，存在重大的安全隱患。 因此目前采用的加氫站卸氣柱設(shè)計(jì)不符合安全性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)目前加氫站卸氣柱卸氣吹掃過(guò)程及卸氣柱結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不安全因素，發(fā)明了一種適用于氫氣卸載的卸氣柱裝置，通過(guò)其吹掃裝置及 相應(yīng)地吹掃方法，可安全的實(shí)現(xiàn)氫氣的卸載和傳輸。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案是一種帶吹掃功能的加氫站氫 氣卸氣柱，從快換接頭出來(lái)分為依次連接的兩路，一路由第一球閥及放散口組成，另一路由 第二球閥及氫氣接口組成，在所述快換接頭后、第一、第二球閥之前連接第一單向閥，在第 一單向閥與快換接頭之間再分一路出來(lái)連接第二單向閥，在第二單向閥后依次連接第三球 閥和吹掃接口。優(yōu)選地，所述第一球閥與第二球閥之間設(shè)有第一安全閥。進(jìn)一步地，所述卸氣柱還包括第二安全閥，第二安全閥一路連接于所述第一單向 閥與第三球閥之間，另一路連接于第一球閥與放散口之間。優(yōu)選地，上述快換接頭后連接高壓軟管及拉斷閥。
優(yōu)選地，上述快換接頭后連接安全軟管。優(yōu)選地，上述快換接頭后的氣路中可根據(jù)需要連接過(guò)濾器或壓力表。一種加氫站氫氣卸氣柱吹掃方法，包括以下步驟
(1)用氮?dú)饣蚨栊詺怏w對(duì)卸氣柱進(jìn)行吹掃置換；
(2)用氫氣對(duì)卸氣柱管路內(nèi)的氮?dú)饣蚨栊詺怏w進(jìn)行吹掃置換。進(jìn)一步地，上述的加氫站氫氣卸氣柱吹掃方法，具體包括以下步驟
a.關(guān)閉第一球閥和第二球閥，開(kāi)啟第三球閥，將氮?dú)饣蚨栊詺怏w從吹掃接口通入，當(dāng) 壓力到達(dá)一定值后，打開(kāi)第一球閥，管路內(nèi)氣體從放散口排出，然后關(guān)閉第一球閥和第三球 閥；
b.將管束車內(nèi)氫氣接入快換接頭，當(dāng)壓力到達(dá)一定值后，停止氫氣接入，打開(kāi)第一球 閥，將卸氣柱內(nèi)的氣體排出。優(yōu)選地，上述的步驟a和b分別重復(fù)3-5次。因?yàn)楸景l(fā)明采用了上述技術(shù)方案，所以具有以下優(yōu)點(diǎn)
第一，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，本發(fā)明僅需要增加一個(gè)球閥、單向閥和安全閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于 安裝。第二，由于氮?dú)饣蚨栊詺怏w化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，用于吹掃，氮?dú)饣蚨栊詺怏w與氫氣的混 合不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。采用兩步吹掃工藝，避免了吹掃過(guò)程中空氣與氫氣混合的可能性，保障了 整個(gè)吹掃過(guò)程的安全性。


圖1為現(xiàn)有加氫站氫氣卸氣柱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的帶吹掃裝置的加氫站氫氣卸氣柱實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的帶吹掃裝置的加氫站氫氣卸氣柱實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的帶吹掃裝置的加氫站氫氣卸氣柱實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，以下將通過(guò)舉例的方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的加氫站氫氣卸 氣柱吹掃裝置及相應(yīng)的吹掃方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，這并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)要求保 護(hù)的發(fā)明的限制。本發(fā)明是在現(xiàn)有卸氣柱結(jié)構(gòu)和工藝的基礎(chǔ)上，增加一條氮?dú)獯祾吖苈?，由球閥、單 向閥、安全閥等組成。球閥用于控制氮?dú)夤苈返拈_(kāi)合，單向閥用于保證不發(fā)生逆流，安全閥 用于保證管路系統(tǒng)內(nèi)壓力不超過(guò)限定值。整個(gè)卸氣柱連接關(guān)系如圖2所示的實(shí)施例1，描述 如下
快換接頭1與管束車卸氣口相連，快換接頭1連接高壓軟管2，其后連接一個(gè)第一單向 閥6。第一單向閥6后面連接一個(gè)壓力表3，同時(shí)分兩路，分別連接一個(gè)第一球閥5和第二 球閥7，一路通向氫氣接口 8，一路通向放散口 9。在充氣管路上還安裝了一個(gè)安全閥4。高 壓軟管2和第一單向閥6之間依次連接有第二單向閥10、第三球閥11和吹掃接口 13，吹掃 接口 13可接氮?dú)饣蚨栊詺怏w以及已知的不會(huì)與氫氣混合后可能爆炸的其他氣體。第二單 向閥10和第三球閥11之間又連接一個(gè)安全閥12，安全閥12的另一路連接至第一球閥5與放散管口 9之間的氣路上。如圖3所示，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在高壓軟管2和 第一單向閥6之間安裝拉斷閥15和過(guò)濾器14。卸氣時(shí)一旦管束車發(fā)生移動(dòng)，高壓軟管2、 拉斷閥6和快換接頭1處同時(shí)受到拉力，在此情況下，拉斷閥6可保證在拉力作用下優(yōu)先斷 開(kāi)，并自動(dòng)關(guān)閉兩端氣路，從而保證不發(fā)生氫氣泄露，提高卸氣柱安全性能。過(guò)濾器14主要 起過(guò)濾進(jìn)入氣流的作用，以免雜質(zhì)的進(jìn)入或堵塞氣路中的元部件。如圖4所示，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之二，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將高壓軟管更換 為安全軟管，當(dāng)受到意外拉力時(shí)，安全軟管2優(yōu)先拉斷，同時(shí)在正反兩個(gè)方向自動(dòng)切斷氣體 流動(dòng)，提高卸氣柱安全性能。結(jié)合上述三個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明對(duì)氫氣卸氣柱改進(jìn)，本發(fā)明配 套采取兩步吹掃法進(jìn)行分步吹掃。卸氣柱的兩步吹掃工藝是首先利用氮?dú)鈱?duì)卸氣柱所有 管路系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，去除管路內(nèi)的空氣；然后再利用管束車內(nèi)的氫氣進(jìn)行吹掃，去除卸氣柱 管路內(nèi)的氮?dú)?，從而保證管路內(nèi)只有氫氣，實(shí)現(xiàn)安全地吹掃。具體的吹掃步驟如下
在拖車卸氣前或卸氣柱維修完成后，需要對(duì)卸氣柱內(nèi)積存的空氣進(jìn)行吹掃置換。該過(guò) 程包括氮?dú)獾拇祾咧脫Q和氫氣的吹掃置換兩個(gè)操作步驟，在這兩個(gè)操作步驟中，卸氣柱上 的第二球閥7始終保持關(guān)閉。首先，用氮?dú)饣蚨栊詺怏w對(duì)卸氣柱進(jìn)行吹掃置換。關(guān)閉第一球閥5和第二球閥7， 開(kāi)啟第三球閥11，觀察壓力表3，當(dāng)壓力上升至約0. 4MPa后，關(guān)閉第三球閥11 ；然后打開(kāi)第 一球閥5，將卸氣柱內(nèi)氣體排出，壓力降至約0. IMPa后，關(guān)閉第一球閥5。然后再次開(kāi)啟第 三球閥11，按上述步驟反復(fù)3-5次，完成氮?dú)饣蚨栊詺怏w對(duì)卸氣柱的吹掃置換。關(guān)閉第一球 閥5和第三球閥11。然后，用氫氣對(duì)卸氣柱管路內(nèi)的氮?dú)饣蚨栊詺怏w進(jìn)行置換。打開(kāi)拖車上的卸氣閥， 觀察壓力表3，當(dāng)壓力上升至約0. 4MPa后，關(guān)閉拖車上的卸氣閥；然后打開(kāi)第一球閥5，將卸 氣柱內(nèi)氣體排出，壓力降至約0. IMPa后，關(guān)閉第一球閥5。然后再次打開(kāi)拖車上的卸氣閥， 按上述步驟反復(fù)3-5次，完成氫氣對(duì)卸氣柱的吹掃置換。(注在此步驟前，可先同時(shí)開(kāi)啟拖 車上的卸氣閥和第一球閥5，讓氫氣直接從管路內(nèi)吹掃后排出，持續(xù)約3-5秒，然后再按上 述步驟置換3次)。最后關(guān)閉第一球閥5和拖車上的卸氣閥。
權(quán)利要求
一種帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，從快換接頭出來(lái)分為依次連接的兩路，一路由第一球閥及放散口組成，另一路由第二球閥及氫氣接口組成，其特征在于，在所述快換接頭后、第一、第二球閥之前連接第一單向閥，在第一單向閥與快換接頭之間再分一路出來(lái)連接第二單向閥，在第二單向閥后依次連接第三球閥和吹掃接口。
2.如權(quán)利要求1所述的帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，其特征在于，所述第一球閥 與第二球閥之間設(shè)有第一安全閥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，其特征在于包括第二安 全閥，第二安全閥一路連接于所述第一單向閥與第三球閥之間，另一路連接于第一球閥與 放散口之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，其特征在于，所述快換 接頭后連接高壓軟管及拉斷閥。
5.如權(quán)利要求1或2所述的帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，其特征在于，所述快換 接頭后連接安全軟管。
6.如權(quán)利要求1或2所述的帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱，其特征在于，所述快換 接頭后的氣路中可根據(jù)需要連接過(guò)濾器或壓力表。
7.一種加氫站氫氣卸氣柱吹掃方法，包括以下步驟(1)用氮?dú)饣蚨栊詺怏w對(duì)卸氣柱進(jìn)行吹掃置換；(2)用氫氣對(duì)卸氣柱管路內(nèi)的氮?dú)饣蚨栊詺怏w進(jìn)行吹掃置換。
8.如權(quán)利要求7所述的加氫站氫氣卸氣柱吹掃方法，具體包括以下步驟a.關(guān)閉第一球閥和第二球閥，開(kāi)啟第三球閥，將氮?dú)饣蚨栊詺怏w從吹掃接口通入，當(dāng) 壓力到達(dá)一定值后，打開(kāi)第一球閥，管路內(nèi)氣體從放散口排出，然后關(guān)閉第一球閥和第三球 閥；b.將管束車內(nèi)氫氣接入快換接頭，當(dāng)壓力到達(dá)一定值后，停止氫氣接入，打開(kāi)第一球 閥，將卸氣柱內(nèi)的氣體排出。
9.如權(quán)利要求8所述的加氫站氫氣卸氣柱吹掃方法，其特征在于，所述的步驟a和b 分別重復(fù)3-5次。
全文摘要
本發(fā)明屬于清潔環(huán)保的新能源領(lǐng)域，具體涉及一種帶吹掃功能的加氫站氫氣卸氣柱及吹掃方法。該卸氣柱包括從快換接頭出來(lái)分為依次連接的兩路，一路由第一球閥及放散口組成，另一路由第二球閥及氫氣接口組成，在快換接頭后、第一、第二球閥之前連接第一單向閥，在第一單向閥與快換接頭之間再分一路出來(lái)連接第二單向閥，在第二單向閥后依次連接第三球閥和吹掃接口。本發(fā)明吹掃方法采用兩步吹掃工藝首先利用氮?dú)饣蚨栊詺怏w對(duì)卸氣柱所有管路系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，去除管路內(nèi)的空氣；然后再利用管束車內(nèi)的氫氣進(jìn)行吹掃，去除卸氣柱管路內(nèi)的氮?dú)饣蚨栊詺怏w，從而保證管路內(nèi)只有氫氣，實(shí)現(xiàn)了安全地吹掃。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大提高了卸氣柱使用過(guò)程的安全性。
文檔編號(hào)F17D1/02GK101994905SQ20101051786
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者劉紹軍, 潘相敏, 陳華強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司