本實(shí)用新型主要屬于氣體燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓HCNG 燃料的制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

HCNG為混氫天然氣，是將氫氣(H₂)與壓縮天然氣(CNG)按一定比例混合而得到的代用氣體燃料。HCNG綜合了氫氣與天然氣各自的優(yōu)點(diǎn)：

1氫氣燃燒速率高，大約是天然氣的8倍，在天然氣中摻入氫氣可以提高混合氣的燃燒速度，點(diǎn)火可以更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)上止點(diǎn)，減少壓縮負(fù)功，提高燃燒定容度，可以提高熱效率；

2.氫氣的點(diǎn)火能量低，不需要高能點(diǎn)火系統(tǒng)；

3.氫氣的可燃混合界限寬，稀薄燃燒極限達(dá)0.068(相對(duì)燃空比)；淬熄距離只有天然氣的30％。因此，少量氫氣可以拓寬混合氣的可燃混合比例，可實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒；

4.天然氣的體積熱值較高，比純氫氣具有更高的體積熱量。

在現(xiàn)有的HCNG燃料的制備技術(shù)中仍存在著：制備過(guò)程繁瑣、設(shè)備占地體積大、壓力低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型一種高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)，本實(shí)用新型所提供的高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)包括高壓天然氣儲(chǔ)存罐、高壓氫氣儲(chǔ)存罐、用于將高壓氫氣儲(chǔ)存罐中的高壓氫氣以及高壓天然氣儲(chǔ)存罐中的高壓天然氣直接混合以制備獲得高壓HCNG的高壓混合器以及用于存儲(chǔ)高壓HCNG的高壓HCNG儲(chǔ)存罐，可以制備獲得壓力范圍在15-35MPa的HCNG燃料，并且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備所用設(shè)備的體積以及占地面積小。

本實(shí)用新型技術(shù)方案為：

一種高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)，所述制備系統(tǒng)包括高壓天然氣儲(chǔ)存罐、高壓氫氣儲(chǔ)存罐、用于將高壓氫氣儲(chǔ)存罐中的高壓氫氣以及高壓天然氣儲(chǔ)存罐中的高壓天然氣直接混合以制備獲得高壓HCNG的高壓混合器以及用于存儲(chǔ)高壓HCNG的高壓HCNG儲(chǔ)存罐；

所述制備系統(tǒng)還包括用于制備產(chǎn)生氫氣的水電解制氫設(shè)備、氫氣壓縮機(jī)或增壓器，所述水電解制氫設(shè)備與所述氫氣壓縮機(jī)或增壓器連接，所述氫氣壓縮機(jī)或增壓器與所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐連接；在所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐和所述高壓混合器之間，沿著氫氣的輸送方向在氫氣高壓輸送管道上依次設(shè)置氫氣流量計(jì)和氫氣調(diào)節(jié)閥；

所述制備系統(tǒng)還包括與天然氣管道連接的天然氣干燥器、與所述天然氣干燥器的出氣端連接的天然氣加臭器、與所述天然氣加臭器出氣端連接的用于對(duì)天然氣進(jìn)行增壓的天然氣壓縮機(jī)，所述天然氣壓縮機(jī)與所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐連接，在所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐和所述高壓混合器之間，沿著天然氣的輸送方向在天然氣高壓輸送管道上依次設(shè)置天然氣流量計(jì)和天然氣調(diào)節(jié)閥；

所述制備系統(tǒng)還包括系統(tǒng)控制器、氣體成分分析儀，所述系統(tǒng)控制器與所述氫氣調(diào)節(jié)閥、所述天然氣調(diào)節(jié)閥以及所述氣體成分分析儀連接，所述氣體成分分析儀設(shè)置在所述高壓混合器和所述高壓HCNG 儲(chǔ)存罐之間。

進(jìn)一步地，所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐內(nèi)的壓力為15-35MPa，所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐內(nèi)的壓力為15-70MPa；所述高壓混合器以及所述高壓HCNG儲(chǔ)存罐內(nèi)的壓力為15-35MPa。

進(jìn)一步地，所述高壓混合器包括殼體、進(jìn)氣法蘭、出氣法蘭和螺旋內(nèi)構(gòu)件，所述進(jìn)氣法蘭設(shè)置在殼體的進(jìn)氣口端，所述出氣法蘭設(shè)置在殼體的出氣口端，所述螺旋內(nèi)構(gòu)件固定設(shè)置在所述殼體內(nèi)部。

進(jìn)一步地，在所述螺旋內(nèi)構(gòu)件上均勻設(shè)置通氣孔洞，所述通氣孔洞直徑在10-20mm，在所述螺旋內(nèi)構(gòu)件上設(shè)置通氣孔洞的數(shù)量在7-8 個(gè)/m²。

進(jìn)一步地，所述殼體厚度范圍在50-80mm。

進(jìn)一步地，所述螺旋內(nèi)構(gòu)件的厚度范圍為40-60mm。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：

(1)利用本實(shí)用新型提供的高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)，可以制備獲得壓力范圍在15-35MPa的HCNG燃料，并且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備所用設(shè)備的體積以及占地面積小。

(2)本實(shí)用新型所公開(kāi)的高壓混合器，可實(shí)現(xiàn)氫氣與天然氣在高壓狀態(tài)下的充分混合，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，制備過(guò)程減少了加壓的步驟，簡(jiǎn)化了制備過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1為一種高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中高壓混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1.水電解制氫設(shè)備設(shè)備、2.氫氣壓縮機(jī)或增壓器、3. 高壓氫氣儲(chǔ)罐、4.氫氣流量計(jì)、5.氫氣調(diào)節(jié)閥、6.系統(tǒng)控制器、7. 天然氣干燥器、8.天然氣加臭器、9.天然氣壓縮機(jī)、10.高壓天然氣儲(chǔ)罐、11.天然氣流量計(jì)、12.天然氣調(diào)壓閥、13.高壓混合器、14. 氣體成分分析儀、15.高壓HCNG儲(chǔ)存罐、16.殼體、17.進(jìn)氣法蘭、18. 出氣法蘭、19.螺旋內(nèi)構(gòu)件、20.通氣孔洞。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

相反，本實(shí)用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實(shí)用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本實(shí)用新型有更好的了解，在下文對(duì)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。

實(shí)施例1

一種高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)，所述制備系統(tǒng)包括高壓天然氣儲(chǔ)存罐10、高壓氫氣儲(chǔ)存罐3、用于將高壓氫氣儲(chǔ)存罐中的高壓氫氣以及高壓天然氣儲(chǔ)存罐中的高壓天然氣直接混合以制備獲得高壓 HCNG的高壓混合器13以及用于存儲(chǔ)高壓HCNG的高壓HCNG儲(chǔ)存罐15，所述制備系統(tǒng)應(yīng)用所述高壓混合器13將高壓氫氣儲(chǔ)存罐3中的高壓氫氣以及高壓天然氣儲(chǔ)存罐10中的高壓天然氣直接混合以制備獲得高壓HCNG，制備獲得的高壓HCNG存儲(chǔ)于所述高壓HCNG儲(chǔ)存罐15中或直接加注使用。

所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐10內(nèi)的壓力為15-35MPa，所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐3內(nèi)的壓力為15-70MPa；所述高壓混合器13內(nèi)的壓力為 15-70MPa；以及所述高壓HCNG儲(chǔ)存罐15內(nèi)的壓力為15-35MPa。

所述制備系統(tǒng)還包括用于制備產(chǎn)生氫氣的水電解制氫設(shè)備1、氫氣壓縮機(jī)或增壓器2，所述水電解制氫設(shè)備1與所述氫氣壓縮機(jī)或增壓器2連接，所述氫氣壓縮機(jī)或增壓器2與所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐3連接；在所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐3和所述高壓混合器13之間，沿著氫氣的輸送方向在氫氣高壓輸送管道上依次設(shè)置氫氣流量計(jì)4和氫氣調(diào)節(jié)閥5；水電解制氫設(shè)備1產(chǎn)生的氫氣被輸送至氫氣壓縮機(jī)或增壓器 2進(jìn)行增壓，增壓后的氫氣依次經(jīng)由氫氣高壓輸送管道輸送至所述高壓氫氣儲(chǔ)存罐3，沿著氫氣的輸送方向在所述氫氣高壓輸送管道上依次設(shè)置氫氣流量計(jì)4和氫氣調(diào)節(jié)閥5；在水電解制氫設(shè)備1和氫氣壓縮機(jī)或增壓器2之間、氫氣壓縮機(jī)或增壓器2和高壓氫氣儲(chǔ)存罐3之間、高壓氫氣儲(chǔ)存罐3和氫氣流量計(jì)4之間均設(shè)置氣體調(diào)節(jié)閥。

所述制備系統(tǒng)還包括與天然氣管道連接的天然氣干燥器7、與所述天然氣干燥器7的出氣端連接的天然氣加臭器8、與所述天然氣加臭器8出氣端連接的用于對(duì)天然氣進(jìn)行增壓的天然氣壓縮機(jī)9，所述天然氣壓縮機(jī)9與所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐10連接，在所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐10和所述高壓混合器13之間，沿著天然氣的輸送方向在天然氣高壓輸送管道上依次設(shè)置天然氣流量計(jì)11和天然氣調(diào)節(jié)閥12；增壓后的天然氣經(jīng)由天然氣高壓輸送管道輸送至所述高壓天然氣儲(chǔ)存罐10，沿著天然氣的輸送方向在所述天然氣高壓輸送管道上依次設(shè)置天然氣流量計(jì)11和天然氣調(diào)節(jié)閥12；在天然氣干燥器7和天然氣加臭器8之間、天然氣加臭器8和天然氣壓縮機(jī)9之間、天然氣壓縮機(jī)9和高壓天然氣儲(chǔ)存罐10之間、高壓天然氣儲(chǔ)存罐10和天然氣流量計(jì)11之間均設(shè)置氣體調(diào)節(jié)閥。

所述制備系統(tǒng)還包括系統(tǒng)控制器6、氣體成分分析儀14，所述系統(tǒng)控制器6與所述氫氣調(diào)節(jié)閥5、天然氣調(diào)節(jié)閥12以及所述氣體成分分析儀14連接，所述氣體成分分析儀14設(shè)置在所述高壓混合器 13和所述高壓HCNG儲(chǔ)存罐15之間。所述系統(tǒng)控制器6根據(jù)氣體成分分析儀14的分析結(jié)果控制所述氫氣調(diào)節(jié)閥5、天然氣調(diào)節(jié)閥12，以實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)控進(jìn)入所述高壓混合器13中的天然氣和氫氣的比例。

所述高壓混合器包括殼體16、進(jìn)氣法蘭17、出氣法蘭18和螺旋內(nèi)構(gòu)件9，所述進(jìn)氣法蘭17設(shè)置在殼體16的進(jìn)氣口端，所述出氣法蘭設(shè)置18在殼體16的出氣口端，所述螺旋內(nèi)構(gòu)件9固定設(shè)置在所述殼體16內(nèi)部。

在所述螺旋內(nèi)構(gòu)件9上均勻設(shè)置通氣孔洞20，所述通氣孔洞20 直徑在10-20mm，在所述螺旋內(nèi)構(gòu)件9上設(shè)置通氣孔洞20的數(shù)量在 7-8個(gè)/m²。

所述殼體16厚度范圍在50-80mm。

所述螺旋內(nèi)構(gòu)件9的厚度范圍為40-60mm。

在現(xiàn)有HCNG燃料的制備技術(shù)中，首先將高壓氫氣(壓力大約為 15-45MPa)降壓為低壓氫氣(壓力大約為0.4-6MPa)，再與低壓天然氣(壓力大約為0.4-6MPa)通過(guò)混合器混合制備獲得的低壓HCNG(壓力大約為0.4-6MPa)，然后通過(guò)增壓將制備獲得的低壓HCNG升壓，從而獲得高壓HCNG(大約15-25MPa)。該制備過(guò)程工藝繁瑣，天然氣儲(chǔ)存罐、氫氣存儲(chǔ)罐、混合罐以及低壓HCNG儲(chǔ)存罐的體積及占地面積大。本實(shí)用新型所提供的一種高壓HCNG燃料的制備系統(tǒng)通過(guò)將高壓氫氣以及升壓后的高壓天然氣進(jìn)行混合制備獲得壓力范圍為 15-35MPa的高壓HCNG燃料，該過(guò)程與傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠減少加壓步驟，使制備過(guò)程簡(jiǎn)化，并且能夠降低設(shè)備的占地面積。