氢气输送系统 |
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| 申请号 | CN202180101699.9 | 申请日 | 2021-08-27 | 公开(公告)号 | CN117836553A | 公开(公告)日 | 2024-04-05 |
| 申请人 | 川崎重工业株式会社; | 发明人 | 大桥徹也; 萩原和也; 冨永晴彦; 三桥麻子; 杉山信彦; 松尾真志; | ||||
| 摘要 | 氢气输送系统(S)具有：气体 压缩机 (15)，其对氢气(HG)进行压缩，在该 气体压缩机 (15)中封入有对所述氢气(HG)进行密封的密封气体(SG)；气体提供路(11)，其向所述气体压缩机(15)提供所述氢气(HG)；以及加热器(13)，其设置于所述气体提供路(11)，将所述氢气(HG)升温至所述密封气体(SG)的沸点以上的规定 温度 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氢气输送系统，其是输送氢气的系统，其中， |
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| 说明书全文 | 氢气输送系统技术领域[0001] 本公开涉及氢气输送系统。 背景技术[0003] 公知氢作为液化氢而被贮藏。液化氢的温度为约‑253℃这样的低温，在贮存的期间，由于来自外部的热输入而产生低温的气化气体。该气化气体也能够用作燃料，例如在液化氢运输船中，可以考虑将气化气体用作液化气运输船的推进系统的燃料。但是，在该情况下，需要将气化气体升压至推进系统的动力源所要求的圧力，需要使用用于升压的气体压缩机。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0007] 发明要解决的课题 [0008] 在上述气体压缩机中，通常使用用于防止氢从滑动元件的周围泄漏的密封气体。但是，如上所述，液化氢的气化气体的温度为低温，比通常用作密封气体的种类的气体的沸点低。因此，密封气体会被低温的氢气冷却而液化，有可能无法发挥作为密封气体的功能。 [0009] 本公开的目的在于，为了解决上述的课题，在输送氢的系统中，能够在不损害通常使用的密封气体的功能的情况下利用低温的氢气。 [0010] 用于解决课题的手段 [0011] 为了实现上述目的，本公开的氢气输送系统是输送氢气的系统，其中，该氢气输送系统具有：气体压缩机，其对所述氢气进行压缩，在该气体压缩机中封入有对所述氢气进行密封的密封气体；气体提供路，其向所述气体压缩机提供所述氢气；以及加热器，其设置于所述气体提供路，将所述氢气升温至所述密封气体的沸点以上的规定温度。 附图说明[0013] 根据参考了附图的以下优选的实施方式的说明，能够更清楚地理解本发明。然而，实施方式和附图仅用于图示和说明，并非用于限定本公开的范围。本公开的范围由所附的权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同或相当的部分。 [0014] 图1是示出本公开的一个实施方式的氢气输送系统的一例的示意图。 [0015] 图2是示出图1的氢气输送系统的概略结构的框图。 [0016] 图3是示意性地示出在图1的氢气输送系统中使用的气体压缩机的一例的纵剖视图。 [0017] 图4是示意性地示出在图1的氢气输送系统中使用的气体压缩机的另一例的纵剖视图。 [0018] 图5是示出图1的氢气输送系统的一个变形例的概略结构的框图。 [0019] 图6是示出图1的氢气输送系统的另一变形例的概略结构的框图。 [0020] 图7是示出图1的氢气输送系统的又一变形例的概略结构的框图。 具体实施方式[0021] 以下，参照附图对本公开的优选的实施方式进行说明。图1示出作为设置有本公开的一个实施方式的氢气输送系统S的设备的液化氢运输船1。在本实施方式中，作为氢气输送系统S，以液化氢运输船1为例进行说明。液化氢运输船1例如具有贮存液化氢的液化氢贮存罐3(以下简称为“贮存罐”)和用于从贮存罐3或者向贮存罐3移送液化氢的移送配管5。液化氢运输船1还具有动力装置7，该动力装置7利用由于液化氢运输船1的内部的液化氢气化而产生的氢气来输出液化氢运输船1的推进动力。 [0022] 在本说明书中，“氢气输送系统”是指用于从上述例示的贮存罐3那样的氢贮存器向动力装置7那样的氢气消耗设备输送的系统。另外，应用氢气输送系统的设备不限于例示的液化氢运输船1，例如，除了上述的液化氢运输船1那样的用于输送液化氢的船舶、车辆、飞机等输送设备以外，还包含将氢作为燃料而被驱动的输送设备、用于贮存氢的成套设备等各种设备。 [0023] 在本实施方式中，如图2所示，氢气输送系统S具有气体提供路11、加热器13以及气体压缩机15。 [0024] 气体提供路11是向气体压缩机15提供氢气HG的通路。具体而言，在本实施方式中，作为气体提供路11，设置有自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19。 [0025] 自然气化气体提供路17是将由于液化氢在贮存罐3内自然气化而产生的氢气HG向气体压缩机15提供的通路。在图示的例子中，自然气化气体提供路17与贮存罐3连接。具体而言，例如，形成自然气化气体提供路17的配管的上游端延伸设置至贮存罐3内的上部的空间。 [0026] 在强制气化气体提供路19中设置有使液化氢强制气化的气化器21。由该气化器21产生的气化气体通过强制气化气体提供路19向气体压缩机15提供。在图示的例子中，强制气化气体提供路19与贮存罐3连接。具体而言，形成强制气化气体提供路19的配管的上游端延伸设置到贮存罐3内的底壁的附近。 [0027] 在本实施方式中，气体提供路11的与气体压缩机15连接的部分构成为兼作自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19的共用气体提供路23。换言之，自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19分别在其上游部分构成为独立的气体提供路11，以在中途相互合流的方式连接而构成单一的上述共用气体提供路23。该共用气体提供路23与气体压缩机15连接。另外，在以下的说明中，在需要特别区分的情况下，有时将自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19各自的、共用气体提供路23的上游侧的独立气体提供路部分分别称为“独立自然气化气体路部17a”、“独立强制气化气体路部19a”。 [0028] 加热器13设置于气体提供路11，将通过该气体提供路11的氢气HG升温至后述的密封气体SG(图3)的沸点以上的规定温度。作为加热器13，例如能够使用管壳式加热器、板式加热器、延长式加热器、翅片管式加热器、针管式加热器、热追踪式加热器。加热器13也可以用作将从氢气输送系统S内的其他构成要素排出的高温的流体作为加热介质、将氢气HG作为冷却介质的热交换器。 [0029] 气化器21对通过强制气化气体提供路19的液化氢进行加热而使其气化。在图示的例子中，在独立强制气化气体路部19a中设置气化器21。作为气化器21，能够使用作为加热器13使用的上述的各种加热用装置。 [0030] 气体压缩机15对从气体提供路11提供的氢气HG进行压缩。具体而言，在该例中，气体压缩机15将氢气HG压缩至作为燃料使用的动力装置7所要求的压力。 [0031] 如图3所示，在该例中，使用叶轮式的气体压缩机15。在气体压缩机15中封入有用于密封氢气HG的密封气体SG。即，在气体压缩机15中，由于在用于压缩气体的滑动元件(在该例中为叶轮25)的周围存在间隙，因此被压缩的氢气HG有可能经由该间隙而从压缩腔室27泄漏。通过在气体压缩机15中封入密封气体SG来防止这样的泄漏。在图示的例子中，密封气体SG被封入到将使叶轮25旋转的旋转轴29覆盖的旋转轴壳体31的内侧。通过该密封气体SG，防止氢气HG如虚线所示那样从叶轮25的背面向旋转轴29侧泄漏。 [0032] 另外，气体压缩机15并不限定于该例，只要是能够压缩至上述动力装置7(图2)所要求的压力的装置，则能够使用任意种类的气体压缩机15。例如，如在图4中作为变形例所示，气体压缩机15可以是活塞式的气体压缩机15。在该情况下，密封气体SG被封入到将使活塞33往复运动的活塞杆35覆盖的杆壳体37的内侧。通过该密封气体SG，防止氢气HG如虚线所示那样从活塞33的周面向活塞杆35侧泄漏。 [0033] 在该例中，作为密封气体SG，使用氮气(沸点：约‑196℃，熔点：约‑210℃)。作为密封气体SG，除了氮气以外，还能够使用作为惰性气体的氩气等。 [0034] 另外，虽然在上述的实施方式中省略了说明和图示，但也可以在气体提供路11的适当的部分设置用于控制氢气HG的流动的各种阀。另外，可以在加热器13和/或加热器13的周边适当设置用于测量氢气HG的温度的温度测量装置。 [0035] 氢气输送系统S的具体的结构形态并不限定于上述的例子。以下，对变更了气体提供路11的结构和加热器13的配置的变形例进行说明。 [0036] 在氢气输送系统S中设置强制气化气体提供路19不是必须的，如图5所示，也可以仅设置自然气化气体提供路17，在该自然气化气体提供路17中设置加热器13。 [0037] 在氢气输送系统S中，在与图2的例子同样地设置强制气化气体提供路19、将气体提供路11与气体压缩机15连接的部分构成为共用气体提供路23的情况下，如图6所示，也可以在作为共用气体提供路23的上游侧的部分的独立自然气化气体路部17a和独立强制气化气体路部19a上分别设置加热器13(第1加热器13A和第2加热器13B)。在该例中，设置于独立强制气化气体路部19a的第2加热器13B兼作气化器21。不过，也可以在独立强制气化气体路部19a上分开设置气化器21和加热器13。 [0038] 在氢气输送系统S中，在设置强制气化气体提供路19的情况下，并非必须如图2所示那样构成共用气体提供路23，如图7所示，自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19也可以分别独立地与气体压缩机15连接。在该情况下，在自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19上分别设置有加热器13(第1加热器13A和第2加热器13B)。在该情况下，设置于强制气化气体提供路19的第2加热器13B既可以与图2的例子同样地兼作气化器21，也可以设置为相对于气化器21独立的加热器13。 [0039] 另外，在上述的任意的例子中，也可以与图示的例子不同而串联地配置多个加热器13。 [0040] 另外，在上述的任意的例子中，都示出了如下的结构例：该氢气输送系统S具有液化氢的贮存罐3和作为气体提供路11的至少自然气化气体提供路17，利用气体压缩机15对由于贮存于贮存罐3的液化氢气化而产生的氢气HG进行压缩。根据该结构，在能够贮存液化氢的系统中，能够高效地利用液化氢自然气化而产生的氢气HG。当然，氢气HG也可以从最初就作为温度比密封气体SG的沸点或熔点低的氢气HG而收纳在氢气输送系统S内。 [0041] 根据以上说明的本实施方式的氢气输送系统S，如图2所示，在向气体压缩机15的气体提供路11中设置加热器13，升温至图3的密封气体SG的沸点以上的规定温度后向气体压缩机15提供氢气HG。因此，防止密封气体被低温的氢气冷却而液化。其结果为，能够在不损害封入到气体压缩机15的密封气体SG的密封功能的情况下将氢气HG用于燃料等用途。另外，能够防止气体压缩机的功能因密封气体的液化而被损害。 [0042] 如上所述，参照附图对本公开的优选的实施方式进行了说明，但能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种追加、变更或者删除。因此，这样的结构也包含在本公开的范围内。 [0043] 标号说明 [0044] 3：液化氢贮存罐；11：气体提供路；15：气体压缩机；17：自然气化气体提供路；19：强制气化气体提供路；21：气化器；HG：氢气；S：氢气输送系统；SG：密封气体。 |
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