CN110566810A - 防爆双层高压氢气储罐 - Google Patents
防爆双层高压氢气储罐 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110566810A CN110566810A CN201910973866.3A CN201910973866A CN110566810A CN 110566810 A CN110566810 A CN 110566810A CN 201910973866 A CN201910973866 A CN 201910973866A CN 110566810 A CN110566810 A CN 110566810A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tank
- explosion
- pressure hydrogen
- storage tank
- hydrogen storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
- F17C13/123—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures for gas bottles, cylinders or reservoirs for tank vehicles or for railway tank wagons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
本发明涉及一种防爆双层高压氢气储罐，其罐体由内罐和外罐组成，内外罐通过罐座连接为整体；内外罐之间的夹层内填充有抑爆剂，夹层设置有抑爆剂进口和抑爆剂出口；内罐通过管道与外罐连接并通至罐外，管道与夹层隔离。主要用于高压氢气的储存。本发明可以有效防止高压氢气意外泄漏发生自燃和抑制气云爆炸；且结构简单，经济性优势明显。
Description
技术领域
本发明属于氢气安全利用技术领域，具体涉及一种防爆双层高压氢气储罐。
背景技术
随着传统化石能源(石油和煤)的过度开发利用，其储量日益枯竭，并且引发了一系列严重的环境、生态和社会问题。而开发和利用新的替代能源是解决这些问题的重要举措。氢气，因为其清洁(反应产物只有水)和高效的特点，被誉为是未来的能源之星。然而氢气利用的安全性一直是制约氢能产业发展的主要瓶颈之一。
氢气储存安全是贯穿氢气利用(包括生产、存储、运输和使用)各个环节的核心问题。国内外研究表明，从经济效益和能量利用的角度出发，高压储氢是最优的选择。但因为氢气具有燃烧极限宽、点火能量低、火焰传播速度快、氢脆等危险特点，一旦发生高压氢气的意外泄漏，可能引发火灾和爆炸事故。特别的，高压氢气泄漏在没有任何外部点火源作用的情况下，会发生自燃并形成强烈的喷射火焰，甚至引发气云爆炸。
目前现有的储罐结构也主要分为单层和双层两种。其中单层结构，因为制造简单和价格低廉，使用更为广泛。双层结构储罐，主要也是利用夹层(抽真空或填充物料)实现保温隔热的功能。因此，不论是单层还是双层储罐结构，都无法满足安全存储高压氢气的迫切需要，特别是对可能发生的高压氢气意外泄漏燃爆事故，不能达到有效的控制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明将提供一种能够有效防止高压氢气泄漏自燃和抑制气云爆炸的双层高压氢气储罐。
本发明的技术方案如下：
一种防爆双层高压氢气储罐，所述的储罐包括罐体和设置于所述的罐体的罐座，所述的罐体具有用于容纳高压氢气的内罐以及与所述的内罐形成夹层的外罐，所述的夹层内填充有抑爆剂，所述的抑爆剂可以为水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂，优选液态水、压缩氮气、液态氮气、压缩二氧化碳、液态二氧化碳、或其他抑爆剂，所述的外罐设置有抑爆剂进口和抑爆剂出口，所述的内罐设置与外罐连接并通至罐外的氢气进出口。
优选地，所述的内罐和外罐通过所述的罐座连接。
优选地，所述的罐体为所述的罐体为钢罐体、玻璃钢罐体、碳纤维罐体或高分子材料罐体。
优选地，所述罐体为立式圆柱型罐体、卧式圆柱型罐体、或球型罐体。
较佳地，所述的氢气进出口设置成与所述的夹层相隔离。
本发明的技术效果如下：
本发明的储罐特别适用于高压氢气，首次采取二氧化碳、氮气等抑爆剂填充储罐夹层。一方面，氢气扩散性强，且对储罐材料可能产生氢脆破坏，另一方面，氢气储罐可能受到意外的撞击、跌落或挤压而破坏，这都可能造成所储存的高压氢气发生泄漏。当内罐发生氢气泄漏时，氢气会与夹层内的填充物料(液态水，压缩或液态氮气、二氧化碳，或其他抑爆剂)混合，形成惰化的气体混合物，显著降低了燃爆风险。如果外罐随后也发生破裂并泄漏，该高压气体混合物不会发生泄漏自燃，显著降低了泄漏事故的直接危害。
当内外罐同时发生破坏并引起高压氢气泄漏时，夹层内的填充物料(液态水，压缩或液态氮气、二氧化碳，或其他抑爆剂)会随氢气一起泄漏，并通过物理抑制和化学动力学抑制的双重效应，防止高压氢气泄漏自燃的发生。
泄漏到储罐外部的氢气，由于混合了水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂，这些介质的物理和化学抑爆效应，能够显著降低气云爆炸的发生概率及破坏威力。
在本发明提供的在夹层中填充有抑爆剂的储罐中，抑爆剂如水、二氧化碳和氮气，可以通过提高发生泄漏自燃所需的初始压力条件，从而大大降低发生概率；另一方面，可以通过显著降低气云爆炸产生的超压，从而有效弱化爆炸的破坏威力。
因此，本发明提供的储罐可以有效防止高压氢气意外泄漏发生自燃和抑制气云爆炸；且结构简单，经济性优势明显。
附图说明
图1为本发明提供的卧式圆柱型储罐示意图。
图2为本发明提供的立式圆柱型储罐示意图。
图3为本发明提供的球型储罐示意图。
图中标号为：
1-外罐
2-内罐
3-夹层
4-氢气进出口
5-抑爆剂进口
6-抑爆剂出口
7-罐座
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来做进一步的描述。
图1～图3分别为卧式圆柱型储罐、立式圆柱型储罐和球型储罐的示意图。其中，罐体为双层结构，由内罐2和外罐1组成，内罐2、外罐1通过罐座7连接为整体；内罐2、外罐1之间形成夹层3，夹层3内填充有抑爆剂，所述的抑爆剂可以为液态水、压缩氮气、液态氮气、压缩二氧化碳、液态二氧化碳，或其他抑爆剂，外罐1设置有抑爆剂进口5和抑爆剂出口6，用于向夹层3中填充或放出抑爆剂填充物；内罐2设置与外罐1连接并通至罐外的氢气进出口4，其中，氢气进出口4的管道与夹层3相隔离设置。
本发明所述储罐的夹层内填充物为水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂。其中液态二氧化碳和氮气，除具有气态抑制作用以外，其自身的低温和相变吸热作用，能够大大降低高压氢气泄漏过程的气体和环境温度，从而更加有效地防止高压氢气泄漏自燃和抑制气云爆炸。
本发明未详细阐述的部分均属于本领域公知技术，在此不再赘述，且不影响本发明技术方案的实现和完整实施。
本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (6)
1.一种防爆双层高压氢气储罐，其特征在于，所述的储罐包括罐体和设置于所述的罐体的罐座，所述的罐体具有用于容纳高压氢气的内罐以及与所述的内罐形成夹层的外罐，所述的夹层内填充有抑爆剂，所述的外罐设置有抑爆剂进口和抑爆剂出口，所述的内罐设置与外罐连接并通至罐外的氢气进出口。
2.根据权利要求1所述的防爆双层高压氢气储罐，其特征在于：所述的内罐和外罐通过所述的罐座相连接。
3.根据权利要求1或2所述的防爆双层高压氢气储罐，其特征在于：所述的罐体为立式圆柱型罐体、卧式圆柱型罐体、或球型罐体。
4.根据权利要求1或2所述的防爆双层高压氢气储罐，其特征在于：所述的罐体为钢罐体、玻璃钢罐体、碳纤维罐体或高分子材料罐体。
5.根据权利要求1或2所述的防爆双层高压氢气储罐，其特征在于：所述的氢气进出口设置成与所述的夹层相隔离。
6.根据权利要求1所述的防爆双层高压氢气储罐，其特征在于：所述的抑爆剂为水、氮气或二氧化碳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910973866.3A CN110566810A (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 防爆双层高压氢气储罐 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910973866.3A CN110566810A (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 防爆双层高压氢气储罐 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110566810A true CN110566810A (zh) | 2019-12-13 |
Family
ID=68785066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910973866.3A Pending CN110566810A (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 防爆双层高压氢气储罐 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110566810A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112212205A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-12 | 华东理工大学 | 一种加氢站用抗疲劳高压储氢容器 |
| CN115076590A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-20 | 郑州轻工业大学 | 一种防爆双层高压氢气储罐 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166697A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-13 | Nippon Tansan Gas Co Ltd | 水素貯蔵タンク |
| CN205221610U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-05-11 | 新疆联诚重工科技有限公司 | 一种防泄漏双层油罐 |
| CN205979157U (zh) * | 2016-07-18 | 2017-02-22 | 重庆市九龙坡职业教育中心 | 一种化工用防爆型真空储罐 |
| CN206439633U (zh) * | 2017-01-23 | 2017-08-25 | 扬州市旭洋机械有限公司 | 一种防火防爆硫化氢储气罐 |
| CN107504364A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-12-22 | 中国矿业大学 | 一种立式氢气储罐 |
| CN107826535A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-03-23 | 四川鑫福石油化工设备制造有限责任公司 | 一种复合型双层油罐 |
| CN210601046U (zh) * | 2019-10-14 | 2020-05-22 | 华东理工大学 | 防爆双层高压氢气储罐 |
-
2019
- 2019-10-14 CN CN201910973866.3A patent/CN110566810A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166697A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-13 | Nippon Tansan Gas Co Ltd | 水素貯蔵タンク |
| CN205221610U (zh) * | 2015-12-03 | 2016-05-11 | 新疆联诚重工科技有限公司 | 一种防泄漏双层油罐 |
| CN205979157U (zh) * | 2016-07-18 | 2017-02-22 | 重庆市九龙坡职业教育中心 | 一种化工用防爆型真空储罐 |
| CN206439633U (zh) * | 2017-01-23 | 2017-08-25 | 扬州市旭洋机械有限公司 | 一种防火防爆硫化氢储气罐 |
| CN107504364A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-12-22 | 中国矿业大学 | 一种立式氢气储罐 |
| CN107826535A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-03-23 | 四川鑫福石油化工设备制造有限责任公司 | 一种复合型双层油罐 |
| CN210601046U (zh) * | 2019-10-14 | 2020-05-22 | 华东理工大学 | 防爆双层高压氢气储罐 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112212205A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-12 | 华东理工大学 | 一种加氢站用抗疲劳高压储氢容器 |
| CN112212205B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-03-11 | 华东理工大学 | 一种加氢站用抗疲劳高压储氢容器 |
| CN115076590A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-20 | 郑州轻工业大学 | 一种防爆双层高压氢气储罐 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liang et al. | The simulation and analysis of leakage and explosion at a renewable hydrogen refuelling station | |
| CN110566810A (zh) | 防爆双层高压氢气储罐 | |
| CN203116907U (zh) | 液化天然气储罐夹层真空度安全测量装置 | |
| CN214840062U (zh) | 一种全浸式储氢系统 | |
| Pan et al. | Safety study of a wind–solar hybrid renewable hydrogen refuelling station in China | |
| CN112524474A (zh) | 一种全浸式储氢系统 | |
| CN210601046U (zh) | 防爆双层高压氢气储罐 | |
| CN202699912U (zh) | 一种油罐液态惰性气体灭火系统 | |
| CN204387672U (zh) | 双金属壁全容型低温储罐热角保护结构 | |
| CN203052191U (zh) | 阻隔防爆加压存储容器 | |
| CN215136240U (zh) | 一种锂电芯储能集装箱的消防系统 | |
| CN205169397U (zh) | 一种充氮抗燃集装箱 | |
| CN202654571U (zh) | 一种封闭空间液态惰性气体灭火系统 | |
| Wang et al. | Risk control analysis of safety accident in hydrogen refueling station based on PHAST software | |
| CN206375232U (zh) | 一种防爆容器 | |
| Liu et al. | Research on Optimization of LNG pressure control safety accessories based on fault tree analysis | |
| CN202020992U (zh) | Mo源生产线惰性环境保护装置 | |
| CN206823762U (zh) | 脱氢反应器安全机构 | |
| CN206247013U (zh) | 一种低温液体运输半挂车 | |
| CN104751909A (zh) | 核电站容器加压蓄能系统 | |
| Aydın et al. | Hydrogen Safety Issues: The Inherent Challenges of Hydrogen and Possible Precautions | |
| CN2398503Y (zh) | 防爆钢瓶 | |
| CN202584406U (zh) | 移动热感应装置 | |
| CN212617594U (zh) | 一种真空粉末绝热低温液体贮罐 | |
| CN118066457A (zh) | 一种由多边形稀油密封曼型柜改造为低压氢气储柜的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |