1.本發(fā)明屬于低溫工程裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用低溫透平壓縮循環(huán)的氫液化系統(tǒng)。 背景技術(shù)： 2.近年來(lái)，隨著我國(guó)清潔能源戰(zhàn)略實(shí)施和結(jié)構(gòu)調(diào)整，各種新能源的開(kāi)發(fā)和利用吸引了眾多的關(guān)注。其中，氫能作為高效清潔的能源，是當(dāng)前能源問(wèn)題重要的長(zhǎng)期解決方案之一。如何安全有效地儲(chǔ)存和運(yùn)輸是氫能大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。高壓常溫儲(chǔ)氫是目前應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的儲(chǔ)氫技術(shù)。但是隨著深冷、絕熱及真空技術(shù)的日益成熟，低溫液氫的儲(chǔ)運(yùn)方式具有更高的存儲(chǔ)密度和更低的運(yùn)行壓力，減少了單位質(zhì)量輸運(yùn)的能耗和空間成本，有望成為氫氣長(zhǎng)距離運(yùn)輸和大規(guī)模存儲(chǔ)的有效方式。 3.氫氣的液化是液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，具有技術(shù)工藝復(fù)雜、能耗占比高、投資成本高的特點(diǎn)。過(guò)去的幾十年，許多研究這都在研究如何提高氫液化的效率。提高氫液化的效率可以有效地減小氫液化設(shè)備運(yùn)營(yíng)的成本，也能間接地降低設(shè)備投資成本。 4.現(xiàn)有技術(shù)中的氫液化系統(tǒng)一般包括主制冷系統(tǒng)、液化系統(tǒng)、低溫?fù)Q熱器組，主制冷系統(tǒng)設(shè)置壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，并通過(guò)低溫?fù)Q熱器組與液化系統(tǒng)中的氫氣進(jìn)行換熱，對(duì)氫氣制冷，使其最終形成液氫產(chǎn)品。其中，壓縮機(jī)用于對(duì)制冷工質(zhì)壓縮行程高壓，為主制冷系統(tǒng)的循環(huán)管路提供高壓工質(zhì)，膨脹機(jī)用于將高壓工質(zhì)膨脹制冷，為液化系統(tǒng)提供冷量。低溫?fù)Q熱器組中，每個(gè)低溫?fù)Q熱器配備一個(gè)正仲氫催化反應(yīng)器(既可采用等溫連續(xù)反應(yīng)器，也可以采用絕熱分步反應(yīng)器)，以將氫氣催化為當(dāng)前換熱器溫度下的平衡態(tài)氫氣。由氫氣氣源提供的原料氫氣依次通過(guò)多級(jí)換熱器內(nèi)的正仲氫反應(yīng)器，最后以液態(tài)的形式進(jìn)入液氫儲(chǔ)罐并由產(chǎn)品出口流出。 5.但是目前運(yùn)行的氫液化裝置的效率仍然比較低，僅有20～30％。氫液化工藝的主要不可逆損失主要來(lái)自于壓縮機(jī)、換熱器和膨脹機(jī)。目前主流的氫液化工藝所采用的氦氣螺桿式壓縮機(jī)和氫氣活塞式壓縮機(jī)的等溫效率都不是十分理想，僅有40～50％左右。 6.而采用氦氣或者氦-氖混合氣體作為主制冷循環(huán)工質(zhì)的工藝在與換熱器進(jìn)行換熱時(shí)，尤其是近氫氣臨界點(diǎn)附近的溫區(qū)存在較大的換熱溫差；而采用氫氣作為主制冷循環(huán)工質(zhì)的工藝則由于工藝復(fù)雜，流道較多，且氫氣密度小阻力大等原因，實(shí)際工程中在換熱器部分所展現(xiàn)出效率也不盡理想。 7.目前氫液化工藝中低溫透平膨脹機(jī)的等熵效率一般可以達(dá)到70％以上，但是由于氫氣分子量小，對(duì)于大型的高速低溫氫氣低溫透平膨脹機(jī)仍然具有諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，如大型透