本發(fā)明屬于液氫汽化設(shè)備領(lǐng)域，特指一種液氫汽化裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、液氫具有傳統(tǒng)能源不具備的特點(diǎn)：零污染、高密度、化學(xué)性質(zhì)活躍、純度要求極高且來源豐富。氫能源的應(yīng)用，離不開生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸環(huán)節(jié)。在全球化大趨勢(shì)下，氫能源能否像傳統(tǒng)能源一樣可以大規(guī)模海上運(yùn)輸成為其大規(guī)模應(yīng)用的制約因素之一，因此面向液氫運(yùn)輸船或者裝卸碼頭的海上專用液氫設(shè)備的研發(fā)顯得尤為迫切。

2、在液氫海上運(yùn)輸過程中，往往需要穩(wěn)定供應(yīng)的氫氣作為燃料電池等設(shè)備的能量來源，因此需采用汽化裝置將部分液氫進(jìn)行汽化。然而，由于液氫的溫度較低，常規(guī)的空氣式汽化器會(huì)體積龐大，不利于海上運(yùn)輸應(yīng)用背景。相對(duì)而言，海水溫度比較穩(wěn)定，熱容量大，是取之不盡的熱源。但采用海水作為液氫汽化熱源也伴隨著結(jié)冰、結(jié)垢等傳熱惡化現(xiàn)象，并要克服海上運(yùn)輸時(shí)晃動(dòng)過大等不利因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有中的缺陷，并提供一種液氫汽化裝置及方法。本發(fā)明利用海水作為液氫汽化熱源，提升液氫汽化效率，降低液氫汽化器體積，同時(shí)設(shè)計(jì)特定的換熱結(jié)構(gòu)和運(yùn)行流程，克服海水結(jié)冰、換熱器表面結(jié)垢、海上運(yùn)輸晃動(dòng)過大等不利因素。

2、本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種液氫汽化裝置，包括海水管路、換熱殼體、氫管路、液氫汽化單元和控制器；

4、所述海水管路的前端連接海水泵，后端分為若干支路，隨后再次合并為一條管路；每條支路的連接方式相同，均依次連接有不同的電磁閥和換熱殼體；每個(gè)所述換熱殼體的上部開設(shè)除垢劑入口，下部開設(shè)除垢劑出口，內(nèi)部具有能構(gòu)成換熱接觸的液氫汽化單元；所述氫管路的中間分為若干支路，隨后再次合并為一條管路；氫管路與海水管路的支路數(shù)量相同；每條支路的連接方式相同，均依次連接有不同的液氫閥、所述液氫汽化單元和溫度傳感器；所述液氫汽化單元內(nèi)部為氫介質(zhì)，外部為通過海水管路灌入換熱殼體內(nèi)部的海水介質(zhì)；所述換熱殼體的周向側(cè)壁上設(shè)有若干用于增加換熱效率的流動(dòng)導(dǎo)向板；所述控制器通過信號(hào)線分別連接所述電磁閥和所述溫度傳感器，能根據(jù)溫度傳感器的信號(hào)調(diào)整電磁閥的開度。

5、作為優(yōu)選，所述氫管路與海水管路的支路數(shù)量均至少設(shè)置有三個(gè)。

6、作為優(yōu)選，所述換熱殼體的頂部開設(shè)有海水管路的入口，底部開設(shè)有海水管路的出口。

7、作為優(yōu)選，所述液氫汽化單元的底部開設(shè)有氫管路的入口，頂部開設(shè)有氫管路的出口。

8、作為優(yōu)選，所述溫度傳感器均能適用于液氫溫區(qū)。

9、作為優(yōu)選，所述氫管路外部包覆聚氨酯發(fā)泡材料或雙層真空管。

10、作為優(yōu)選，所述除垢劑入口處設(shè)有除垢劑入口閥，除垢劑出口處設(shè)有除垢劑出口閥。

11、第二方面，本發(fā)明提供了一種利用第一方面任一所述液氫汽化裝置的控制方法，具體如下：

12、s1：在常規(guī)運(yùn)行模式下，打開各電磁閥，啟動(dòng)海水泵，外部海水在海水泵的作用下進(jìn)入海水管路，并分別進(jìn)入每個(gè)換熱殼體中；海水在換熱殼體的流動(dòng)過程中受到流動(dòng)導(dǎo)向板以保證在不同晃動(dòng)程度下與液氫汽化單元的流動(dòng)接觸面積，加熱其內(nèi)部的液氫介質(zhì)，隨后流出各換熱殼體；同時(shí)，開啟各液氫閥，液氫進(jìn)入氫管路后并分別進(jìn)入各液氫汽化單元，吸收外部海水的熱量汽化，隨后排出氫氣；

13、s2：當(dāng)某液氫汽化單元所連溫度傳感器獲取的溫度信號(hào)低于常規(guī)運(yùn)行模式下的溫度信號(hào)時(shí)，進(jìn)行除冰模式和/或除垢模式，具體如下：

14、在除冰模式下，控制器通過信號(hào)線讀取所連溫度傳感器的信號(hào)，根據(jù)當(dāng)前信號(hào)值與常規(guī)運(yùn)行模式信號(hào)值的差異大小，增加所連電磁閥的開度，使更多海水流經(jīng)該液氫汽化單元，使液氫汽化單元外部的固態(tài)冰逐漸消解，換熱效率提升；當(dāng)溫度傳感器獲取的溫度信號(hào)逐漸增加并穩(wěn)定在常規(guī)運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)的信號(hào)值時(shí)，通過控制器逐漸減小所連電磁閥的開度，并最終穩(wěn)定在常規(guī)運(yùn)行模式；

15、在除垢模式下，關(guān)閉電磁閥和液氫閥，打開除垢劑入口和除垢劑出口，使除垢劑從除垢劑入口處進(jìn)入換熱殼體，在重力作用下流經(jīng)液氫汽化單元外表面，以消除海水垢，提升換熱效率；隨后再次關(guān)閉除垢劑入口和除垢劑出口，打開電磁閥和液氫閥，使除垢后的液氫汽化單元再次投入運(yùn)行。

16、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是：采用海水作為液氫汽化的換熱介質(zhì)，具有換熱效率高，過程穩(wěn)定，汽化裝置體積小，適用于海上運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢(shì)；利用汽化后的氫溫度信號(hào)判斷系統(tǒng)結(jié)冰等傳熱不利情況，同時(shí)反饋調(diào)節(jié)海水流量，使系統(tǒng)具備自動(dòng)消除冰的功能；設(shè)置特定的除垢管路，可在系統(tǒng)不停機(jī)的前提下，逐漸實(shí)現(xiàn)液氫汽化單元的表面除垢，保證汽化系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性。

17、以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果做進(jìn)一步說明，以充分的了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種液氫汽化裝置，其特征在于，包括海水管路(1)、換熱殼體、氫管路(9)、液氫汽化單元和控制器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述氫管路(9)與海水管路(1)的支路數(shù)量均至少設(shè)置有三個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述換熱殼體的頂部開設(shè)有海水管路(1)的入口，底部開設(shè)有海水管路(1)的出口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述液氫汽化單元的底部開設(shè)有氫管路(9)的入口，頂部開設(shè)有氫管路(9)的出口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述溫度傳感器均能適用于液氫溫區(qū)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述氫管路(9)外部包覆聚氨酯發(fā)泡材料或雙層真空管。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液氫汽化裝置，其特征在于，所述除垢劑入口處設(shè)有除垢劑入口閥，除垢劑出口處設(shè)有除垢劑出口閥。

8.一種利用權(quán)利要求1～7任一所述液氫汽化裝置的控制方法，其特征在于，具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種液氫汽化裝置及方法，屬于液氫汽化設(shè)備領(lǐng)域。系統(tǒng)包括海水管路、換熱殼體、氫管路、液氫汽化單元和控制器；海水管路的前端連接海水泵，后端分為若干支路，隨后再次合并為一條管路；每條支路均依次連接有不同的電磁閥和換熱殼體；每個(gè)換熱殼體內(nèi)部具有能構(gòu)成換熱接觸的液氫汽化單元；氫管路的中間分為若干支路，隨后再次合并為一條管路；每條支路均依次連接有不同的液氫閥、液氫汽化單元和溫度傳感器；控制器通過信號(hào)線分別連接電磁閥和溫度傳感器。本發(fā)明利用海水作為液氫汽化熱源，提升液氫汽化效率，降低液氫汽化器體積，同時(shí)設(shè)計(jì)特定的換熱結(jié)構(gòu)和運(yùn)行流程，克服海水結(jié)冰、換熱器表面結(jié)垢、海上運(yùn)輸晃動(dòng)過大等不利因素。

技術(shù)研發(fā)人員：張春偉,李達(dá)銀,江雅娟,溫鵬飛,陳紅兵,宋坤,黃平瑞,陳永,楊括,陳靜,李山峰,王成剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9