O que é um sistema de liquefação de hidrogênio?

Fluxo de processo:
O hidrogênio da matéria-prima entra na caixa fria, é pré-resfriado pelo trocador de calor primário HX-1 pré-resfriado por nitrogênio frio e, em seguida, entra no trocador de calor secundário HX-2 pré-resfriado por nitrogênio líquido para resfriamento e, em seguida, entra o trocador de calor positivo primário embebido em nitrogênio líquido. Conversor de parahidrogênio para conversão de temperatura constante. O hidrogênio convertido é resfriado pelos trocadores de calor de terceiro e quarto estágio HX-3 e HX-4, e então entra no conversor normal e para-hidrogênio do segundo estágio para conversão adiabática e, ao mesmo tempo, retorna ao quarto trocador de calor de estágio HX-4 para resfriamento após aquecimento exotérmico. . O hidrogênio resfriado é resfriado pelos trocadores de calor de quinto e sexto estágio HX-5 e HX-6, e então entra no conversor de para-hidrogênio normal de terceiro estágio para conversão adiabática e, ao mesmo tempo, retorna ao sexto estágio trocador de calor HX-6 para resfriamento após aquecimento exotérmico. . O hidrogênio resfriado é resfriado pelo trocador de calor de sete estágios HX-7, e então resfriado pela válvula J-T, e então resfriado pelo trocador de calor de oitavo estágio HX-8, e então entra no conversor normal e para-hidrogênio de quarto estágio para conversão adiabática, enquanto libera calor. Após o aquecimento, ele retorna ao trocador de calor de oito estágios HX-8 e entra no armazenamento de hidrogênio líquido Dewar após o resfriamento. O hélio de alta pressão descarregado do compressor de parafuso de hélio é resfriado pelo resfriador de água e, em seguida, pré-resfriado pelo trocador de calor primário HEX1 pré-resfriado por nitrogênio frio e, em seguida, entra no trocador de calor secundário HX-2 pré-resfriado por nitrogenio liquido. Em seguida, insira os trocadores de calor de terceiro e quarto estágio HX-3 e HX-4 para resfriar a uma temperatura mais baixa e, em seguida, passe por turbinas de dois estágios em série. Entrada lateral de baixa pressão do trocador de calor HX-8 de oito estágios. O gás hélio refluxado de baixa temperatura e baixa pressão flui em contracorrente através dos trocadores de calor do oitavo para o primeiro estágio (HX-8 ~ HX-1) para recuperar a capacidade de frio e, em seguida, deixa a caixa fria e retorna à sucção extremidade do compressor para recirculação.

Fig. 2 Sistema de liquefação de hidrogênio e trocador de calor de placa de aço para campo de baixa temperatura

Vantagem comparativa:

A soldagem por difusão não possui solda, resistência a altas e baixas temperaturas (-200℃~900℃), alta compacidade, alta eficiência de troca de calor, baixa taxa de vazamento (1*10-9Pa·m3/s) e alta resistência de soldagem (10MPa) . Ao mesmo tempo, a soldagem secundária não afeta a solda do núcleo e outras vantagens.

Vantagens comparativas: Os trocadores de calor usados no sistema doméstico de liquefação de hidrogênio são principalmente trocadores de calor de placa-aleta de liga de alumínio. Devido aos requisitos rigorosos sobre a taxa de vazamento dos produtos, as placas dos trocadores de calor de placa-aleta de liga de alumínio são selecionadas para serem grossas, grandes em tamanho, pesadas e problemas de brasagem, como vazamentos, não são fáceis de reparar. Trocadores de calor placa-aleta de liga de alumínio e tubulações de aço inoxidável enfrentarão dificuldades, como soldagem de ligas de alumínio e aços inoxidáveis.
O primeiro sistema doméstico de liquefação de hidrogênio em grande escala desenvolvido e produzido pela Shenshi usa um trocador de calor de chapa-aleta de aço inoxidável soldado por difusão para resolver muitos dos problemas acima e preencher a lacuna dos trocadores de calor de chapa-aleta de aço no campo de liquefação de hidrogênio doméstico.