Laves phase hydrogen storage alloys for super-high-pressure metal hydride hydrogen compressors

Ti-Cr- and Ti-Mn-based alloys were prepared to be low- and high-pressure stage metals for a double-stage super-high-pressure metal hydride hydrogen compressor. Their crystallographic characteristics and hydrogen storage properties were investigated. The alloy pair Ti0.9Zr0.1Mn1.4- Cr0.35V0.2Fe0.05/TiCr1.55Mn0.2Fe0.2 was optimized based on the comprehensive performance of the studied alloys. The product hydrogen with a pressure of 100 MPa could be produced from 4 MPa feed gas when hot oil was used as a heat reservoir.

氢气压缩机缓冲罐热电偶接管开裂失效分析

由于承受交变压力载荷的作用,氢气缓冲罐接管易发生开裂失效导致介质泄漏。对开裂部位进行宏观观察、化学成分分析、常规拉伸试验、显微硬度测试、扫描电镜与能谱分析检测后可知,某氢气压缩机缓冲罐热电偶接管开裂是由于裂纹源位于加强筋板与接管焊缝外表面的焊趾处,并伴有夹杂、未熔合等缺陷;连接焊缝的焊缝区与热影响区中存在粗大柱状晶、魏氏体和保持马氏体位相的回火组织,提高了焊缝的淬硬性与裂纹敏感性;加强筋与接管连接焊缝结构处的应力集中程度较高,焊接残余应力以及外加交变载荷为裂纹扩展甚至开裂提供了必要条件。

压缩机技术在氢能领域的应用

鉴于我国目前的能源结构形式,针对氢能的发展、压缩机在氢能领域的应用进行概述,主要介绍氢液化用氦气螺杆式压缩机、工艺流程用氢气输送压缩机、加氢站用隔膜压缩机、燃料电池空气压缩机等氢能工艺流程中的压缩装备,并分析氢燃料电池技术应用于家用和商用分布式发电的发展前景。

氢燃料电池用气浮离心空压机实验与模拟研究

气浮轴承离心空压机具有无油、高效、低成本、轻量化和动态响应性好等优点,已成为车载氢燃料电池空压机的最佳选择。本文介绍了自主研发的额定压比2.8、质量流量130g/s、转速88000r/min、功率22kW的两级气浮轴承离心空压机,用于匹配电堆功率130kW的车载氢燃料电池。在离心空压机气动性能试验台上测试了空压机在60000~95000r/min范围内的气动性能,同时构建了离心空压机的泄漏通流模型并对其进行了数值模拟,最后将模拟结果与实验数据进行了对比分析。研究结果表明,该离心空压机在实验时最大转速达95000r/min,最大绝热效率可达77.04%。

大规模地下储氢用压缩机现状与发展趋势

地下储氢是实现氢能大规模存储的最具潜力的方式,氢气压缩机是氢气注采过程中的核心设备,其中离心压缩机与往复压缩机是较适应于地下大规模储氢的压缩机类型。本文从压缩机设计配置、流量压比、润滑与排气温度限制、安全与泄漏等多个角度比较了离心与往复压缩机的特点,梳理了这2种压缩机的研究及应用现状。分析了应用于地下储氢时离心与往复压缩机目前还存在的技术问题,这主要为往复圧式缩机难以实现大流量运行,而离心压缩机压缩氢气时不易实现高压比,因此均需做出优化与改进。本文面向氢能领域前沿发展方向,为我国进一步发展大规模地下储氢的地上设备提供建设性意见。

新氢压缩机填料密封泄漏原因分析及改造

填料密封是新氢压缩机的重要部件,其工作可靠性决定了压缩机的运转周期。文章依据某新氢压缩机三级填料密封连续3次发生泄漏失效的案例,从填料密封的结构、排列形式、解体检查结果等方面分析了填料密封泄漏的原因,提出了变更填料环材质、组合形式和增大注油量等改进措施。经过4个月的运行实践,结果表明,改造后的填料密封效果良好,使用寿命延长。该案例的成功改造为新氢压缩机填料密封的修复提供宝贵经验。

循环氢压缩机干气密封带液现象分析及应对措施

干气密封带液现象是在加氢装置循环氢压缩机中经常出现的故障之一。这一现象已经成为制约循环氢压缩机长周期稳定运行的重要因素。由于干气密封系统的昂贵价格以及循环氢压缩机在加氢装置中的关键性,减少和避免带液现象对于保护干气密封尤为关键。文章旨在通过对带液故障产生原因的详细分析,提出能够改善此类问题的一些解决方案。文章将分析加氢装置中的工艺条件和操作参数,探究带液现象的根本原因。在此基础上,针对不同的原因,提出了相对应的一系列应对措施,通过采取这些措施可以有效地减少和控制带液现象,保护干气密封的完整性和稳定性。

某石化装置氢气隔膜压缩机异响处理及原因分析

某石化装置氢气隔膜压缩机A于2023年3月9日启机运行期间,出现“咚、咚、咚”异常声响,相比正常运行声音大了很多,运行20 min声响仍未消失,遂安排停机检修。本文针对氢压机异响情况进行分析,从飞轮及键装配松紧度、连杆大头瓦螺栓装配松紧度、补油泵柱塞杆、补油泵进出口单向阀、膜头底部止逆阀、膜头顶部溢流阀、轴承、曲轴、连杆等组件是否损伤等因素,按照由浅入深、由简入难的顺序逐步排查,给出了故障排查方法和需要采取的措施,可为同类设备提供排查思路及解决办法,具有较强的指导意义。

新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机特性实验研究

为促进氢燃料电池的发展,设计了一种新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机,在隔膜压缩机上膜头内部设置多个贯穿式的第一冷却流道,其与进气管和排气管在平面内相互垂直布置,进气管和排气管位于第一冷却流道之间,其中第一冷却流道包括多个冷却管路,冷却管路之间呈“米”字型排布;在下膜头靠近油腔侧的端部设置第二冷却流道,其冷却管路布置与第一冷却管路类似,从而使得隔膜压缩机膜头内部可以得到充分冷却。通过搭建的新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机实验台,对其性能进行测试,分析了压比、进气温度对其性能的影响以及环绕式冷却管路的冷却效果随冷却介质温度的变化规律。测试结果表明:隔膜压缩机的等熵效率和容积效率会随压比的增大而降低,等熵效率和容积效率最高可达65%和64%;在压比一定的工况下,排气温度随进气温度的增大而升高,且在进气温度相近的情况下,压比越大排气温度越高;环绕式冷却管路的冷却效果在压比大的工况下更显著,最高可降低184.5℃。

乙烯装置裂解气压缩机段间冷却器腐蚀原因分析

乙烯装置压缩单元三段、四段段间冷却器E-3113、E-3114管束外壁腐蚀严重,影响了装置的长周期、安全运行。采用宏观腐蚀检查、化学成分分析、金相组织分析、腐蚀产物分析等方法对段间冷却器管束进行了腐蚀监检测分析,结果表明:管束进口部位结焦较多,局部管束表面腐蚀坑连接成片,导致管束表面腐蚀减薄严重,段间冷却器管束的腐蚀形式主要是酸腐蚀以湿硫化氢为主,腐蚀介质分压、管束表面结焦及相变区露点腐蚀共同促进了管束的腐蚀。采取了在一至四段段间冷却器壳程入口前加注中和型缓蚀剂的工艺防腐蚀措施,结果表明:段间冷却系统凝液平均pH值由采取措施前的5.23上升至采取措施后的7.91,并稳定控制在7.0~9.0,铁离子质量浓度小于1.0 mg/L,系统酸性腐蚀介质被中和,腐蚀减缓。此外,管束电涡流抽检结果表明,92%的换热管壁厚无明显减薄,且管束自2019年投用至今未发生腐蚀泄漏,系统工艺防腐蚀效果较好。

加氢站隔膜式氢气压缩机膜片破裂原因分析及发展建议

氢能是一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源,推动氢能在交通运输领域的发展,对于构建清洁、可持续发展的交通能源体系具有重要意义。作为重要的氢能基础供应设施,加氢站建设正处于加速期。隔膜式压缩机是加氢站内核心设备,随着运行周期增长,已接连发生多起膜片破裂事件。该文对加氢站常用氢气压缩机进行了对比分析,重点围绕某加氢站隔膜式氢气压缩机膜片破裂事件分析了产生原因,给出了加氢站升级措施,最后针对当前加氢站安全稳定运行和高质量发展面临的关键共性问题提出了相关发展建议。

重整增压氢压缩机GB302D活塞杆断裂原因分析及对策

针对重整氢压缩机活塞杆断裂的情况,分析其断裂原因,提出改进措施,对比改造前后压缩机组运行可靠性,说明压缩机活塞杆的改造取得了较好效果。

加氢装置往复式压缩机状态监测与故障诊断

为了保障加氢装置中往复式压缩机的安全可靠运行,主要是对其状态监测技术进行系统分析,在此基础上,对其故障诊断技术进行全面研究,为及时发现加氢装置往复式压缩机运行故障问题并进行及时处理奠定基础。

干气回收装置运行问题及对策

对浙江石油化工有限公司干气回收装置的运行情况进行了分析,并提出了相应的优化措施。结果表明:该干气回收装置运行中,存在干气实际产量高于设计值,多出部分只能在饱和干气压缩机入口缓冲罐顶部排放火炬的问题。通过采用将浆态床干气在上游装置改出,装置原料不足部分,由一期装置重整氢变压吸附氢气提纯解析气进行补充的方案,可实现原料气的优化。优化后,在装置总加工量不变的条件下,富乙烷气产量由优化前的62.02 t/h增至70.37 t/h,氢气产量也由优化前的57300 m^(3)/h降至53500 m^(3)/h。

不同类型加氢站的压缩机选型分析

随着国内加氢站的快速发展,加氢站的类型和需求种类纷繁多样。氢气压缩机包括机械式压缩机和非机械式压缩机。机械压缩机是目前应用最广泛的压缩机类型,根据压缩技术和设计特点,可分为隔膜压缩机、液驱活塞压缩机、往复活塞压缩机、气驱泵压缩机和离子液压缩机等。非机械式压缩机是专门为氢应用设计的创新非机械技术,包括金属氢化物压缩机和电化学压缩机等。针对不同类型加氢站的需求,对压缩机的类型及其适用条件、选型原则以及实际应用中的案例进行分析,旨在为加氢站的建设和运营提供一定参考。

基于温度场的隔膜压缩机气缸的结构优化

为了解决排气温度过高使隔膜压缩机抗氢脆性能降低从而导致寿命降低的问题,提出了一种新型冷却管道的隔膜压缩机结构。以降低隔膜压缩机气缸温度为目标,在高温、高压的工况下,对改进后的气缸结构进行流体力学分析研究,得到温度场云图。仿真结果表明:优化后的隔膜压缩机气缸结构在同样工况下的温度明显降低,可知压缩机气缸的氢脆问题得到缓解,该结构有效提高了隔膜压缩机的使用寿命。

氢气隔膜压缩机缸头分析

缸头组件是隔膜压缩机的最重要部件之一。它的寿命一定程度上直接关系到隔膜压缩机的整机寿命。采用分析设计方法,通过有限元法对氢气隔膜压缩机的缸头组件进行仿真分析,获得缸盖、缸体、配油盘的应力场分布,缸盖-配油盘、配油盘-缸体的密封面张口间隙、接触应力等结果,并以应力分布为基础进行疲劳分析。结果表明:该缸头组件静强度、密封性能、抗疲劳性能均满足设计要求,分析设计方法可为进一步开发更高压力等级的隔膜压缩机的工程应用方法。

掺氢天然气管道能耗和碳排放模型优化研究

目的天然气管道掺氢可实现氢气长距离、大规模、低成本运输,但也会带来一系列问题。考虑到掺氢比对压缩机性能、管道能耗和碳排放的影响,创新性地提出了掺氢天然气管道能耗和碳排放优化模型,并对站场运行模式进行全面分析。方法结合模型特点,提出改进霜冰优化算法(IRIME算法),并与其他算法进行对比得出,IRIME算法在收敛速度和收敛精度上准确性较高。结果以某输气管道为例,使用IRIME算法求解模型,结果表明,与实际运行工况相比,总能耗和总碳排放量等均降低;与不掺氢工况相比,掺氢后出口压力和出口温度均增高;压降、燃驱压缩机组效率、电驱压缩机组效率、压缩机组平均效率、天然气碳排放量、电能碳排放量、总碳排放量、耗电量、耗气量、总能耗均降低。结论与不掺氢相比,当掺氢比为5%、10%、15%和20%时,总能耗分别降低了2.00%、4.70%、7.00%和9.83%,总碳排放量分别降低了2.99%、5.36%、8.32%和10.68%,对现场运行具有一定指导意义。

离心压缩机气体箔片轴承-转子系统设计与试验

氢燃料电池汽车离心空压机采用气体箔片轴承-转子系统,具有超高转速、清洁无油的运行等显著优势。然而,当前气体箔片轴承-转子系统的全面研发设计理论严重匮乏亟待解决。为此,提出了一种气体箔片轴承-转子系统的研发设计方案。基于经验公式和性能试验台,开展了氢燃料电池汽车离心空压机中气体箔片轴承-转子系统的设计与试验研究。结果表明:该设计方案可以有效保证空压机在全转速范围内的性能要求,其最大转速可达90000 r/min,最大压比和质量流量分别为3.53和0.156 kg/s。

喷气燃料加氢装置与柴油加氢装置用氢流程优化

对喷气燃料加氢装置的用氢流程优化进行了探讨。原设计一次通过流程氢气回收率高,但存在新氢压缩机气阀结盐问题。通过将反应后低分气改去变压吸附(PSA),保障了新氢压缩机的稳定运行。从节能角度考虑,将氢气供应方式由冷氢改为热氢,可节省燃料成本84万元/a。通过新增喷气燃料加氢循环氢压缩机,可降低喷气燃料加氢装置补充氢量,提高柴油加氢装置供氢能力3.0 dam3/h。氢气一次通过流程改为循环氢方式后,喷气燃料加氢反应低分气量减少5.0 dam3/h,可有效降低装置氢气损失。