CN106322099B - 复合式贮气柜系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合式贮气柜系统，用于沼气储存及排放。根据一个方面，该系统包括：至少一个平行多囊腔贮气柜，其包括：底部；外部壳体；贮气囊，所述贮气囊包括多个层叠的柔性囊腔，相邻的囊腔之间流体连通；加压装置，所述加压装置设置在所述贮气囊的上方，对所述贮气囊施加压力以获得气体输出压力。该系统还包括至少一个大容量贮气柜，其包括：底座；外部壳体；柔性气囊，所述气囊底部开口，置于所述底座上；在所述气囊上周向地设置有多个固定环，所述气囊通过所述固定环被连接到所述四周部分；导向系统。该系统还包括：至少一个压力传感器；至少一个控制器；至少一个输送装置以及至少一个单向阀。

Description

复合式贮气柜系统

技术领域

本发明涉及一种复合式贮气柜系统，特别适用于可燃气体，如沼气、天然气等。

背景技术

沼气作为一种新兴能源其在环境工程和可再生能源工程中的地位已经得到肯定。在沼气工程建设中，由于产气和用气不同步、不均衡等因素，储气装置是重要的建设内容。储气环节是沼气工程产气与用气的平衡调节手段，沼气的产出受到周围环境的影响，产气率经常出现较大的波动，加之沼气的使用是不连续的过程，造成工程内部气体发生与消耗间的不平衡。建立具有一定吞吐能力的储气设备就成为必然的选择。

发明内容

为达到上述目的，本发明提供一种复合式贮气柜系统，根据一个方面，该系统包括：至少一个平行多囊腔贮气柜，其包括：底部；外部壳体，所述外部壳体置于所述底部上，所述外部壳体包括顶部和四周部分；贮气囊，所述贮气囊包括多个层叠的柔性囊腔，相邻的囊腔之间流体连通；所述多个囊腔中的最下方的囊腔具有至少两个接口，进气管、出气管与放水管可通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；加压装置，所述加压装置设置在所述贮气囊的上方，对所述贮气囊施加压力以获得气体输出压力。该系统还包括至少一个大容量贮气柜，其包括：底座，其中预埋进气管、出气管和放水管；外部壳体，所述外部壳体置于所述底部之上；所述外部壳体包括顶部和四周部分，所述顶部设置在所述四周部分之上；柔性气囊，所述气囊底部开口，置于所述底座上；在所述气囊上周向地设置有多个固定环，所述气囊通过所述固定环被连接到所述四周部分；导向系统，所述导向系统包括：设置在气囊顶部的配重块；重锤；连接所述配重块和所述重锤的软索；至少两个滑动装置，其中一个滑动装置设置在所述顶部顶端的正下方；所述软索架在所述至少两个滑动装置上，使得所述配重块可以在中心垂直方向移动。该系统还包括：至少一个压力传感器，连接到所述平行多囊腔贮气柜的加压装置；至少一个控制器，其接受所述压力传感器发出的信号；至少一个输送装置，连接在所述至少一个平行多囊腔贮气柜和至少一个大容量贮气柜之间，并由所述控制器控制；以及至少一个单向阀，仅允许气体从至少一个大容量贮气柜流向所述至少一个平行多囊腔贮气柜。

根据另一个方面，该系统包括：至少一个平行多囊腔贮气柜，其包括：底部；外部壳体，所述外部壳体置于所述底部上，所述外部壳体包括顶部和四周部分；贮气囊，所述贮气囊包括多个层叠的柔性囊腔，相邻的囊腔之间流体连通；所述多个囊腔中的最下方的囊腔具有至少两个接口，进气管、出气管与放水管可通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；加压装置，所述加压装置设置在所述贮气囊的上方，对所述贮气囊施加压力以获得气体输出压力。该系统还包括至少一个大容量贮气柜，其包括：外部壳体，所述外部壳体包括顶部和四周部分，所述顶部设置在所述四周部分之上；柔性气囊，所述气囊是封闭的，其上具有至少两个接口，进气管、出气管和放水管通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；在所述气囊上周向地设置有多个固定环，所述气囊通过所述固定环被连接到所述四周部分；导向系统，所述导向系统包括：设置在气囊顶部的配重块；重锤；连接所述配重块和所述重锤的软索；至少两个滑动装置，其中一个滑动装置设置在所述顶部顶端的正下方；所述软索架在所述至少两个滑动装置上，使得所述配重块可以在中心垂直方向移动。该系统还包括：至少一个压力传感器，连接到所述平行多囊腔贮气柜的加压装置；至少一个控制器，其接受所述压力传感器发出的信号；至少一个输送装置，连接在所述至少一个平行多囊腔贮气柜和至少一个大容量贮气柜之间，并由所述控制器控制；以及至少一个单向阀，仅允许气体从至少一个大容量贮气柜流向所述至少一个平行多囊腔贮气柜。

本发明的这些和其他特征将结合附图在下面的说明中更详细地描述。

附图说明

本发明通过附图中的图以举例而不是限制的方式示出，并且在附图中，相似的附图标记指代相似的部件，并且其中：

图1是本发明的复合式贮气柜中的具有平行多囊腔的贮气柜的剖面示意图；

图2示出了图1中的贮气柜的配重架的俯视图；

图3是图2中所示的导向机构的平面示意图；

图4是本发明的复合式贮气柜中的大容量贮气柜的剖面示意图；

图5是图4中的大容量贮气柜的顶部平面示意图；

图6示出了大容量贮气柜的气囊下陷时的示意图；

图7的框图示出了本发明的复合式贮气柜系统。

具体实施方式

现在将参考附图中所示的一些实施方式详细描述本发明。在以下的说明中，将阐述具体的细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本发明可以在没有其中的一些或全部这些具体细节的情况下实施，并且本公开包括可以按照本技术领域中一般可用的知识作出的修改。公知的工艺步骤和/或结构没有被详细描述以免不必要地模糊本发明。

下面参照图1，示意性地示出了本发明的复合式贮气柜中的具有平行多囊腔的贮气柜的剖面。该贮气柜主要包括底部、外壳部分、气囊20、配重盘30、导向机构33等。外壳部分置于底部上，所述外壳部分包括顶部10和四周部分11，所述顶部10可以是如图中所见的圆锥形，也可以是其他形状；所述四周部分11可以是圆柱形或正多边形，也可以是其他形状。所述顶部10架设在所述四周部分11之上，且所述顶部10和四周部分11优选是钢管搭成的框架结构，更优选地，可以在框架上铺设玻璃钢板，以避免外界环境(如刮风、下雨等)的影响。

贮气囊20，所述贮气囊由多个层叠的多夹层囊腔组成，相邻的囊腔之间流体连通。在充气的状态下，各囊腔之间呈上下垂直叠加，彼此基本保持平行，未充气或放完气体后呈扁平多膜层上下垂直叠加状态。囊腔的平铺外廓为椭圆形、矩形或正方形。最下方的囊腔上设置有至少两个接口，进/出气管和放水管通过该接口与所述气囊流体连接。

配重盘30被支撑在气囊顶部，其主要包括配重架31和附加配重件(图1中未示出)。配重架31是如图2所示的桁架结构，其上搁置多个附加配重件，附加配重件为混凝土块。配重盘的底部设置有木工板32，以避免所述桁架与气囊直接接触。此外，在桁架下弦设置水平支撑，使得桁架下弦有了连续的固定点，附加配重件作用在水平支撑上，配重盘整体作为配重压力用于气体输出压力。

配重架平面呈正方形加米字型结构，更优选采用四角锥形空间结构，由中心放射桁架、四周平行桁架及竖直支撑桁架组成，各片桁架以螺栓连成整体。

配重盘30与导向机构33相连，导向机构33用于引导配重盘平稳升降。具体来说，配重架的四角装有导向机构(参见图2)。导向机构支撑于立柱，形成空间受力体系。

导向机构可以有多种形式，本发明提供一种优选的导向机构，参见图3。其设有导杆和轴承，组成平行升降机构，轴承沿立柱内表面上下滚动，保证配重盘平稳起落。导向机构与配重盘之间优选可以可伸缩可旋转的方式连接。由于导向机构的调节作用，在实际运行中发现，在自然放气阶段，配重盘整体运行较为平稳，不会发生倾覆等问题。

平行多囊腔贮气柜的结构保证气囊能够像弹簧一样平稳升降，减少囊体膜材料不规则变形的劳损。一体化多囊腔保证囊腔之间不会相互滑动，运行稳定。

平行多囊腔贮气柜与其他储气装置比较，主要具有如下的优点：安装技术要求不高，可拆卸式组件便于在加工单位制成再运往施工地点；运行不受季节性和地区性限制，能够在不同地区四季稳定运行；在因厂址搬迁等条件下，可以灵活转移再安装；靠配重盘自压供气而不需要专门的供气系统，减少耗能设备，节约制造成本。但是，基于成本考量，也限定了该贮气柜不可能过大，造成其储气容量有限。因而，在需要大量气体应用的工艺现场，又需要储气能稳压排放的场合，则考虑大容量贮气柜与上述的平行多囊腔贮气柜配套使用，形成复合式贮气柜系统。

下面参照附图4～6介绍大容量贮气柜。

图4示出了本发明的大容量贮气柜的剖面示意图。贮气柜主要由底部120、外部壳体、气囊200和其他一些部件组成。底部120是混凝土浇筑而成的，其中预埋放水管130和进/出气管140。

外部壳体放置所述在底部上。外部壳体包括顶部100和四周部分110，所述顶部100可以是如图中所见的圆锥形，也可以是其他形状；所述四周部分110可以是圆柱形或正多边形，也可以是其他形状。所述顶部100架设在所述四周部分110之上，且所述顶部100和四周部分110优选是钢管搭成的框架结构，更优选地，可以在框架上铺设玻璃钢板，以避免外界环境(如刮风、下雨等)的影响。

从图5可见，顶部100的框架是如图所示的蛛网型。顶部100的顶端具有通道160，通道160下方设置有直梯150。如图所示，直梯150沿着顶部和主体部分向下延伸，直到接近所述底部120。

柔性气囊200位于所述外部壳体的内部，置于所述底部12之上。所述气囊200的底部是不封闭的，通过公知的密封手段与所述底部边沿密封连接。在所述气囊上周向地设置有多个固定环210，优选地，所述固定环210设置在距所述气囊底部大约气囊高度的三分之一处。所述固定环210与固定在同一高度的四周部分的框架上的环相扣，以固定所述气囊的一部分。

气囊200的顶部设置有配重块300，所述配重块300通过其上的环连接在软索330的一端，所述软索330的另一端连接有重锤310，所述软索架在滑车350上通过所述滑车移动。其中一个滑车设置在所述顶部100的顶端中心，位于通道160的下方；图4中，另一个滑车设置在靠近顶部100与四周部分110的连接处，位于所述贮气柜的外面。因此，软索的一部分以及重锤330也位于贮气柜的外面，出于安全考虑，可在它们的外面罩一个安全保护罩310，以防止重锤打到别人。所述重锤在安全保护罩内上下移动，以指示贮气柜内的气囊的储气状况。在其他的实施方式中，软索和重锤也可以全部位于贮气柜内。

气囊上还开设有检修人孔220，参见图4。

向外抽气时，所述气囊中的气体减少，气囊顶部下陷。在气囊上的配重块的作用下，所述气囊的顶部将会沿着大致垂直的方向、规则地下落，如图6所示，而不是沿各个方向倾倒，这减少了气囊的折叠和粘连，降低了气囊的疲劳程度，减少了对气囊的损害。

由于气囊是有规则的中心下陷，因而可以在抽气过程中测量气囊内部的储气量。为了测量气囊内部的气体容量，可在气囊内设置测距装置400，测距装置优选的是超声传感器。所述测距装置400设置在气囊内的一角，如图4所示。内部储气量V包括V₁和V₂两部分，即V＝V₁+V₂；其中，V₁为囊体下陷后，且囊体顶部配重块与所述贮气柜的底座接触后，下陷膜与外膜间的容积；V₂为囊体顶部配重块脱离所述底座与到达最高点之间的容积。当气囊渐渐下降时，超声传感器可测得所在位置到下陷膜之间的距离，将反馈得到的距离代入公式可得到V₁和V₂，从而获得内部储气量V。

在另一个实施方式中，气囊的底部是密封的，因而可不需要混凝土底部，可将气囊直接放置于地面上，进/出气管和放水管可预埋于地下，并通过气囊的膜体表面上的接口与气囊连接。其他的部分与前述实施方式一样，在此不一一赘述。

图7的框图示出了本发明的复合式贮气柜系统的工作原理。气体先进入大容量贮气柜，然后通过增压风机压入平行多囊腔贮气柜，在所述两个贮气柜中进行储存。压力传感器连接到平行多囊腔贮气柜中的配重盘，当平行多囊腔贮气柜中的气体压力达到饱和，即配重盘升至最高点时，压力传感器反馈给控制器，控制器关闭增压风机，不再向平行多囊腔贮气柜中输送气体。大容量贮气柜和平行多囊腔贮气柜之间还设有单向阀，仅允许大容量贮气柜向平行多囊腔贮气柜输送。平行多囊腔贮气柜可将气体恒压向用气端进行排放。

虽然上面的描述主要参照沼气储存成，但是应当容易理解的是，该设计的原理及总的原则也适用于各种(可燃性)气体。

此外，如本领域技术人员容易理解的，如所附权利要求所限定的，除了上面公开之外的其它实施方式在本发明的范围之内同样可行。

Claims (10)

1.一种复合式贮气柜系统，其包括：

至少一个平行多囊腔贮气柜，其包括：

底部；

外部壳体，所述外部壳体置于所述底部上，所述外部壳体包括四周部分和圆锥形顶部；

贮气囊，所述贮气囊包括多个层叠的柔性囊腔，相邻的囊腔之间流体连通；所述多个囊腔中的最下方的囊腔具有至少两个接口，进气管、出气管与放水管可通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；

加压装置，所述加压装置设置在所述贮气囊的上方，对所述贮气囊施加压力以获得气体输出压力；

至少一个大容量贮气柜，其包括：

底座，其中预埋进气管、出气管和放水管；

外部壳体，所述外部壳体置于所述底座之上；所述外部壳体包括顶部和四周部分，所述顶部设置在所述四周部分之上；

柔性气囊，所述气囊底部开口，置于所述底座上；在所述气囊上周向地设置有多个固定环，所述气囊通过所述固定环被连接到所述四周部分；

导向系统，所述导向系统包括：设置在气囊顶部的配重块；重锤；连接所述配重块和所述重锤的软索；至少两个滑动装置，其中一个滑动装置设置在所述顶部顶端的正下方；所述软索架在所述至少两个滑动装置上，使得所述配重块可以在中心垂直方向移动；

至少一个压力传感器，连接到所述平行多囊腔贮气柜的加压装置；

至少一个控制器，其接受所述压力传感器发出的信号；

至少一个输送装置，连接在所述至少一个平行多囊腔贮气柜和至少一个大容量贮气柜之间，并由所述控制器控制；以及

至少一个单向阀，仅允许气体从至少一个大容量贮气柜流向所述至少一个平行多囊腔贮气柜。

2.一种复合式贮气柜系统，其包括：

至少一个平行多囊腔贮气柜，其包括：

底部；

外部壳体，所述外部壳体置于所述底部上，所述外部壳体包括四周部分和圆锥形顶部；

贮气囊，所述贮气囊包括多个层叠的柔性囊腔，相邻的囊腔之间流体连通；所述多个囊腔中的最下方的囊腔具有至少两个接口，进气管、出气管与放水管可通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；

加压装置，所述加压装置设置在所述贮气囊的上方，对所述贮气囊施加压力以获得气体输出压力；

至少一个大容量贮气柜，其包括：

外部壳体，所述外部壳体包括顶部和四周部分，所述顶部设置在所述四周部分之上；

柔性气囊，所述气囊是封闭的，其上具有至少两个接口，进气管、出气管和放水管通过所述至少两个接口与所述气囊流体连通；在所述气囊上周向地设置有多个固定环，所述气囊通过所述固定环被连接到所述四周部分；

导向系统，所述导向系统包括：设置在气囊顶部的配重块；重锤；连接所述配重块和所述重锤的软索；至少两个滑动装置，其中一个滑动装置设置在所述顶部顶端的正下方；所述软索架在所述至少两个滑动装置上，使得所述配重块可以在中心垂直方向移动；

至少一个压力传感器，连接到所述平行多囊腔贮气柜的加压装置；

至少一个控制器，其接受所述压力传感器发出的信号；

至少一个输送装置，连接在所述至少一个平行多囊腔贮气柜和至少一个大容量贮气柜之间，并由所述控制器控制；以及

至少一个单向阀，仅允许气体从至少一个大容量贮气柜流向所述至少一个平行多囊腔贮气柜。

3.如权利要求1或2所述的复合式贮气柜系统，其中所述至少一个平行多囊腔贮气柜还包括导向机构，所述导向机构包括导轨和导向滑体；所述导轨与所述四周部分的框架立柱共用，所述导向滑体与所述加压装置相连，以引导所述加压装置平稳升降。

4.如权利要求3所述的复合式贮气柜系统，其中所述加压装置包括配重架和附加配重件，所述配重架采用四角锥形空间结构，平面呈正方形加米字形，所述配重架由中心放射桁架、四周平行桁架及竖直支撑桁架组成，各片桁架以螺栓连成整体，所述整体桁架支撑在气囊顶部。

5.如权利要求4所述的复合式贮气柜系统，优选地，所述导向机构安装在所述配重架的四个角上。

6.如权利要求4所述的复合式贮气柜系统，其中所述配重架底部的下面设置有木工板。

7.如权利要求1或2所述的复合式贮气柜系统，其中在所述平行式多囊腔贮气柜的囊腔内充气的状态下，所述多个层叠的囊腔在垂直方向上彼此之间基本保持平行，在所述囊腔内没有气的状态下，所述多个层叠的囊腔中的每一个呈扁平状地叠加在一起。

8.如权利要求1或2所述的复合式贮气柜系统，其中所述大容量贮气柜还包括测距装置，其设置在所述气囊内的一角。

9.如权利要求1或2所述的复合式贮气柜系统，优选地，所述固定环设置在距所述气囊底部大约气囊高度的三分之一处。

10.根据权利要求1或2所述的复合式贮气柜系统，其中所述重锤可被置于安全保护罩内。