一种地下产氢用复合管道及其系统的制作方法

本发明属于地下产氢设备，具体涉及一种地下产氢用复合管道及其系统。

背景技术：

1、在氢能产业链中，非常重要的四个环节分别是制氢、储氢、运氢和用氢；其中，氢气输送是氢能产业链的重要环节，管道是实现大规模、长距离输运的重要经济方式。

2、目前，输送领域较为常规的采用中压/高压管道输送氢气，且为专线建设。氢气输送用管道常用无缝金属管道，一般用无缝不锈钢管，具体可用于氢气管道的管线钢材料包括x42、x52、x56、x60、x60、x70和x80；但是，合金元素如c、mn、cr等会增强低合金钢的氢脆敏感性；同时，氢气压力越高、材料强度越高，氢脆和氢致开裂现象会越明显；此外，蒙耐尔合金用于生产输氢管道，其具有高强度、高耐蚀、耐磨损的优良的物理特性，但是对于远距离输氢来讲利用蒙耐尔合金管道技术复杂，成本过高，难以量产。

3、现有技术中，申请号为cn202210315029.3的发明专利公开了一种复合管道结构，包括塑料管道、聚氨酯发泡层和塑料保护层，从内到外依次为塑料管道、聚氨酯发泡层以及塑料保护层，具备成本低和高强度、高耐蚀、耐磨损的优良的物理特性。

4、但是该申请仍然存在以下不足之处，当输气设备终止输气，管道内的气体由于惯性继续外排，此时管道内部压强会减小，外界大气压强会将管道壁压瘪，长此以往，会加快管道损坏。

技术实现思路

1、本发明提供了一种，以解决上述技术问题中的至少一个。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种地下产氢用复合管道，包括管道本体和用于连接两组管道本体端头的密封连接件，密封连接件包括密封环，密封环内径与管道本体外径相匹配，密封环外壁设有密封箱体，密封箱体内设有弹性气囊，弹性气囊上设有多组导气管，导气管贯穿密封环设置，密封环外壁设有紧固件，紧固件用于使密封环与管道本体紧密相贴，导气管沿两组管道本体的连接缝处接入管道本体的内腔；通过紧固件将密封环压紧实现相邻管道本体的连接固定，通过密封箱体、弹性气囊和导气管的设置可以解决当氢气高压储罐用于输出氢气的连接管上的开关关闭或者高压储罐因故障停运时，管道本体内的氢气因惯性继续外排，管道本体内气压减小，外界大气压与管道本体内存在气压差的问题；当氢气高压储罐用于输出氢气的连接管上的开关关闭或者高压储罐因故障停运时，随着管道本体内的气压减小，弹性气囊内储存的氢气沿导气管进入管道本体内部，平衡管道本体内氢气排出造成的压力差，避免管道本体被外界压强压瘪，增加了管道本体的使用寿命。

4、为了优化管道本体的性能，增加其使用寿命，优选地，管道本体为复合型管道，复合型管道壁材料由内而外依次为陶瓷管道、聚氨酯发泡层以及塑料保护层。

5、为了进一步优化管道本体的性能，增加其使用寿命，优选地，聚氨酯发泡层由聚mdi和聚醚混合发泡制备而成，聚氨酯发泡层厚度在4-10mm之间，塑料保护层为高密度聚乙烯材料，塑料保护层厚度在2-7mm之间。

6、为了便于将密封环与管道本体固定，优选地，紧固件为环形抱箍，环形抱箍的两端采用螺栓紧固连接。

7、为了增加密封环与管道本体连接缝处的气密性，避免氢气泄漏，优选地，管道本体两端均设有用于连接密封环的槽口，槽口外壁设有多个闭合的密封槽，密封槽用以放置密封橡胶圈。

8、为了便于导气管接入管道本体内部，同时优化两个管道本体接头之间的缝隙，优选地，管道本体两端口相同位置设有多组用于卡接导气管的卡槽，卡槽数量和位置均与导气管相匹配。

9、为了增加氢气输送效率，优选地，陶瓷管道轴向截面为先收缩再扩张状。

10、为了实时监测管道本体内压力、温度以及氢气流速、流量和浓度，优选地，还包括数据监测装置，数据监测装置用以监测管道本体内的压力、流量、温度、氢气浓度，数据监测装置设置在密封环的内侧，数据监测装置的探头用过卡槽贯穿至管道本体的内部。

11、为便于对密封箱体进行支撑和固定，优选地，密封箱体侧壁设有支撑架。

12、一种地下产氢系统，包括以上的复合管道，还包括制氢罐、过滤箱以及压缩罐，制氢罐底部设有输液管道，输液管道用以向制氢罐内加注原料液，输液管道上设有第一泵机，制氢罐上端与过滤箱之间连接有第一输气管道，第一输气管道上设有第二泵机，过滤箱与压缩罐之间连接有第二输气管道，过滤箱内设有用于过滤氢气的半透膜，进入过滤箱的混合气体中只有氢气可以穿过半透膜沿第二输气管道进入压缩罐内压缩储存，压缩罐上端设有输出管道，输出管道上设有阀门，输出管道远离压缩罐的一端通过密封连接件与管道本体连接。

13、由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

14、1.本发明可以解决当氢气高压储罐用于输出氢气的连接管上的开关关闭或者高压储罐因故障停运时，管道本体内的氢气因惯性继续外排，管道本体内气压减小，外界大气压与管道本体内存在气压差的问题。

15、2.作为本发明的一种优选实施方式，当氢气高压储罐用于输出氢气的连接管上的开关关闭或者高压储罐因故障停运时，随着管道本体内的气压减小，弹性气囊内储存的氢气沿导气管进入管道本体内部，平衡管道本体内氢气排出造成的压力差，避免管道本体被外界压强压瘪，增加了管道本体的使用寿命。

16、3.作为本发明的一种优选实施方式，通过紧固件将密封环压紧，紧固件为环形抱箍，环形抱箍的两端采用螺栓紧固连接，通过拧紧螺栓增加环形抱箍对密封环的压力使密封环内径与管道本体外径紧密相贴，通过密封槽和密封橡胶圈的设置有利于增加密封环内壁与管道本体外壁连接缝处的气密性，避免氢气泄漏。

技术特征：

1.一种地下产氢用复合管道，包括管道本体和用于连接两组管道本体端头的密封连接件，其特征在于，所述密封连接件包括密封环，所述密封环内径与管道本体外径相匹配，所述密封环外壁设有密封箱体，所述密封箱体内设有弹性气囊，所述弹性气囊上设有多组导气管，所述导气管贯穿密封环设置，所述密封环外壁设有紧固件，所述紧固件用于使密封环与管道本体紧密相贴，所述导气管沿两组管道本体的连接缝处接入管道本体的内腔。

2.根据权利要求1所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述管道本体为复合型管道，所述复合型管道壁材料由内而外依次为陶瓷管道、聚氨酯发泡层以及塑料保护层。

3.根据权利要求2所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述聚氨酯发泡层由聚mdi和聚醚混合发泡制备而成，所述聚氨酯发泡层厚度在4-10mm之间，所述塑料保护层为高密度聚乙烯材料，所述塑料保护层厚度在2-7mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述紧固件为环形抱箍，所述环形抱箍的两端采用螺栓紧固连接。

5.根据权利要求4所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述管道本体两端均设有用于连接密封环的槽口，槽口外壁设有多个闭合的密封槽，所述密封槽用以放置密封橡胶圈。

6.根据权利要求5所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述管道本体两端口相同位置设有多组用于卡接导气管的卡槽，所述卡槽数量和位置均与导气管相匹配。

7.根据权利要求2所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述陶瓷管道轴向截面为先收缩再扩张状。

8.根据权利要求6所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，还包括数据监测装置，所述数据监测装置用以监测管道本体内的压力、流量、温度、氢气浓度，所述数据监测装置设置在密封环的内侧，所述数据监测装置的探头用过卡槽贯穿至管道本体的内部。

9.根据权利要求1所述的一种地下产氢用复合管道，其特征在于，所述密封箱体侧壁设有支撑架。

10.一种地下产氢系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的复合管道，还包括制氢罐、过滤箱以及压缩罐，所述制氢罐底部设有输液管道，所述输液管道用以向制氢罐内加注原料液，所述输液管道上设有第一泵机，所述制氢罐上端与过滤箱之间连接有第一输气管道，所述第一输气管道上设有第二泵机，所述过滤箱与压缩罐之间连接有第二输气管道，所述过滤箱内设有用于过滤氢气的半透膜，进入过滤箱的混合气体中只有氢气可以穿过半透膜沿第二输气管道进入压缩罐内压缩储存，压缩罐上端设有输出管道，所述输出管道上设有阀门，所述输出管道远离压缩罐的一端通过密封连接件与管道本体连接。

技术总结
本发明公开了一种地下产氢用复合管道及其系统，属于地下产氢设备领域。本发明采用的技术方案为，一种地下产氢用复合管道，包括管道本体和用于连接两组管道本体端头的密封连接件，密封连接件包括密封环，密封环内径与管道本体外径相匹配，密封环外壁设有密封箱体，密封箱体内设有弹性气囊，弹性气囊上设有多组导气管，导气管贯穿密封环设置，密封环外壁设有紧固件，紧固件用于使密封环与管道本体紧密相贴；本发明可以解决当氢气高压储罐用于输出氢气的连接管上的开关关闭或者高压储罐因故障停运时，管道本体内的氢气因惯性继续外排，管道本体内气压减小，外界大气压与管道本体内存在气压差的问题。

技术研发人员：崔仕章,宋新旺,王黎明,高瑞美,刘小芳,郭鑫,马丽,吴丽丽,席伟
受保护的技术使用者：山东德仕化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15