CN114110415A - 一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱 - Google Patents

一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，属于储运装置技术领域，包括：金属框架、第一层金属罐、高真空绝缘空间、多层缠绕屏蔽层、冷屏、冷罐、吸附装置、第一支撑座、第二层金属罐、保冷层、第二支撑座、第三层金属罐、温度传感器、可燃气体探测装置组成。该发明实现了一套独立的薄膜形式盛液装置，采用高真空+多层缠绕+冷屏+保冷层的绝热的方式，提高了传统储运罐箱的绝缘保冷性能，进一步降低蒸发率，提高储罐箱内低温冷冻液体的存储时间；本发明用于海陆两用的立式或卧式储运罐箱用于盛装液化天然气(LNG)、液氮、液氧、液氢、液氦，液化天然气/液氢船舶燃料舱和液化天然气/液氢运输船液货舱的储运，突破了储运液氢和液氦压力容器的限制，采用低压容器满足储运低温冷冻液体要求，是一种全新的，应用更为广泛的，更加安全、绿色、环保的薄膜型深冷液体储运罐箱。

Description

一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱
技术领域
本发明涉及低温冷冻液化气体储运装置技术领域，具体为一种高真空+多层缠绕+冷屏+保冷层的绝热方式，提高了传统储运罐箱绝缘保冷性能，进一步降低蒸发率，提高储罐箱内低温冷冻液体的存储时间。
背景技术
LNG、、氮气、液氢、液氧和液氦作为一种新兴战略能源，其中LNG和液氢作为低碳和零碳清洁能源具有高效、清洁、无污染和可持续等优势，随着我国经济的快速发展和对环境治理要求的不断提高，LNG和氢气是当前最有前景的清洁能源之一。
虽然以氢为主导的经济体系的长期以来一直在建立中，但由于缺乏技术、基础设施或投资等多种原因，该行业一直在能源转型中徘徊，然而，在近几年，随着全球对脱碳的推动，以及现有技术的发展，氢经济有望大规模加速发展。2020年国家能源局发布的《能源法(征求意见稿)》将氢能划分成与煤炭、石油、天然气、风能等传统能源同类的能源范畴，而《新能源汽车发展规划(2021—2035年)》和中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》中分别对国内氢燃料供给体系和燃料电池汽车的商业化发展路径做出明确规划。两份文件的发布在“双碳”为目标的当下，为中国氢产业的发展注入强心剂和目标指引。
发明内容
本发明的目的在于提供为一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，该发明以三层金属薄膜套合+高真空绝缘+保冷层绝热作为设计基础，实现了一套独立的薄膜屏蔽层盛液系统，采用高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式，提高了传统罐箱的绝缘保冷性能，进一步降低蒸发率，提高罐箱内低温液货的存储时间；采用一套完整的高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式系统，全部采用车间预制模块化，有效降低外部热量传递，从而减少低温液体的蒸发率；采用预制薄膜罐体形式、预制绝缘保冷材料、车间套合拼装，进一步降低了施工要求，缩短了施工周期，节省了施工成本；双层屏蔽提高了低温液体的存储安全性能，尤其是对LNG和液氢的安全性大幅度提高，更加适合公路、铁路和江海联运模式；屏蔽之间充满氮气或氦气，并有安全检测系统，大大降低了屏蔽破裂造成液氢泄漏的事故风险。本发明用于海陆两用的立式或卧式储运罐箱用于盛装液化天然气(LNG)、液氮、液氧、液氢、液氦，液化天然气/液氢船舶燃料舱和液化天然气/液氢运输船液货舱的储运，突破了储运液氢和液氦压力容器的限制，采用低压容器满足储运低温冷冻液体要求，是一种全新的，应用更为广泛的，更加安全、绿色、环保的薄膜型深冷液体储运罐箱。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，所述储罐包括：金属框架、第一层金属罐、高真空绝缘空间、多层缠绕屏蔽层、冷屏、冷罐、吸附装置、第一支撑座、第二层金属罐、保冷层、第二支撑座、第三层金属罐、第三支撑座；所述第一层金属罐、第二层金属罐、第三层金属罐采用套合模式由外到内进行套合安装布置，所述保冷层和第二支撑座安装在第二层金属罐和第三层金属罐套合后的夹层空间内，所述多层缠绕屏蔽层、冷屏、液氮容器、吸附装置安装在第一层金属罐和第二层金属罐套合后的夹层高真空绝缘空间内，所述第一层金属罐、第二层金属罐、第三层金属罐、以及套合后夹层空间内的保冷层、第二支撑座、第一支撑座共同组成一个完整密闭的盛装深冷液体的储罐容器，该完整密闭的冷冻液体储罐容器安装固定到金属框架形成的内部空间。
作为上述技术方案的改进，所述金属框架为方形结构，所述金属框架的材料采用碳钢、不锈钢、9％镍钢、铝合金钢中的至少一种，通过相互焊接的方式连接在一起，形成一个框架式结构形式。
作为上述技术方案的改进，所述第一层金属罐和第二层金属罐套合后的夹层为高真空绝缘空间，内部安装有多层缠绕屏蔽层、冷屏、吸附装置，所述高真空绝缘空间进行抽真空处理，真空度需要达到10-3pa以下。
作为上述技术方案的改进，所述真空抽取过程可以采用夹层空间独立加热或高温氮气循环等辅助方式进行。
作为上述技术方案的改进，所述第一层金属罐和第二层金属罐套合后的夹层空间高度为80mm-200mm，所述多层缠绕屏蔽层的多层缠绕材料屏蔽层为 20-60层厚度的铝薄纸和纤维纸逐层叠加在一起，所述高真空绝缘空间内设有吸附装置，材料采用氧化钯、分子筛、活性炭吸附材料中的至少一种。
作为上述技术方案的改进，所述第一层金属罐和第二层金属罐的材料采用厚度为3mm-20mm的碳钢、不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种，所述第三层金属罐的材料采用厚度为0.5mm-12mm的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种。
作为上述技术方案的改进，所述保冷层(9)为绝热材料组装而成，绝热材料为玻璃棉、珠光砂、气凝胶、高真空绝热板、聚氨酯泡沫、真空玻璃珠中的至少一种，保冷层(9)中安装有多个温度传感器和/或可燃气体探测装置。
作为上述技术方案的改进，所述冷屏与液氮容器相连接，冷屏与冷罐布置在高真空绝缘空间内。
作为上述技术方案的改进，所述冷屏与液氮容器采用厚度为0.5mm-5mm 的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中至少一种。
作为上述技术方案的改进，所述第一层金属罐和第二层金属罐套合后的夹层空间安装有第一支撑座，所述第二层金属罐和第三层金属罐套合后的夹层空间内安装有第二支撑座，所述冷屏与液氮容器与第二层金属罐安装有第三支撑座；所述第一支撑座，第二支撑座，第三支撑座的支撑板材料为耐低温玻璃钢板、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、碳纤维中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的目的在于提供为一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，该发明以三层金属薄膜套合+高真空绝缘+保冷层绝热作为设计基础，实现了一套独立的薄膜屏蔽层盛液系统，采用高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式，提高了传统罐箱的绝缘保冷性能，进一步降低蒸发率，提高罐箱内低温液货的存储时间；采用一套完整的高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式系统，全部采用车间预制模块化，有效降低外部热量传递，从而减少低温液体的蒸发率；采用预制薄膜罐体形式、预制绝缘保冷材料、车间套合拼装，进一步降低了施工要求，缩短了施工周期，节省了施工成本；双层屏蔽提高了低温液体的存储安全性能，尤其是对LNG和液氢的安全性大幅度提高，更加适合公路、铁路和江海联运模式；屏蔽之间充满氮气或氦气，并有安全检测系统，大大降低了屏蔽破裂造成液氢泄漏的事故风险。本发明用于海陆两用的立式或卧式储运罐箱用于盛装液化天然气(LNG)、液氮、液氧、液氢、液氦，液化天然气/液氢船舶燃料舱和液化天然气/液氢运输船液货舱的储运，突破了储运液氢和液氦压力容器的限制，采用低压容器满足储运低温冷冻液体要求，是一种全新的，应用更为广泛的，更加安全、绿色、环保的薄膜型深冷液体储运罐箱。
1、本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱是一种低压深冷液体储运容器，压力一般在0.1Mpa以下，相比于70Mpa 的高压气瓶，更加安全，能量密度较高，压力低进一步降低了深冷液体气化后对金属的损坏。
2、本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，采用一套完整的高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式系统，提高了绝热效率，进一步降低蒸发率，保证罐箱内深冷液体的存储时间。
3、本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱采用双层屏蔽提高了低温液体的存储安全性能，尤其是对LNG和液氢的安全性大幅度提高，更加适合公路、铁路和江海联运模式；
4、本发明中的一第二层金属罐和第三层金属罐采用车间模块化设计方案，标准高真空绝缘与标准金属板均采用模块化预制结构，适用于不同尺寸，降低成本，提高安装效率。
5、本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱采用双层屏蔽薄膜，其薄膜的柔韧性保证在低温下自然收缩，可以循环加载。当发生碰撞外罐变形时时，薄膜的柔韧性可以保证屏蔽的完整性，降低了低温液体大量泄漏的事故风险。
6、本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其第第二层金属罐和第三层金属罐夹层始终处于惰性气体(氮气或氦气)环境中，而不是其他可燃气体，保冷层内安装有泄露气体探测系统和温度压力监测系统，可以快的检测到屏蔽的完整性，这样能进一步提高安全性。
附图说明
图1为本发明一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱的结构示意图；
图中：1.金属框架；2.第一层金属罐；3.高真空绝缘空间；4.多层缠绕屏蔽层；5.冷屏；6.吸附装置；7.第一支撑座；8.第二层金属罐；9.保冷层； 10.第二支撑座；11.第三层金属罐；12.冷罐；13.第三支撑座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，所述储罐包括：金属框架1、第一层金属罐2、高真空绝缘空间3、多层缠绕屏蔽层4、冷屏5、冷罐12、吸附装置6、第一支撑座7、第二层金属罐8、保冷层9、第二支撑座10、第三层金属罐11、第三支撑座13；所述第一层金属罐2、第二层金属罐8、第三层金属罐11采用套合模式由外到内进行套合安装布置，所述保冷层9和第二支撑座10安装在第二层金属罐8和第三层金属罐11套合后的夹层空间内，所述多层缠绕屏蔽层4、冷屏5、液氮容器12、吸附装置 6安装在第一层金属罐2和第二层金属罐8套合后的夹层高真空绝缘空间3内，所述第一层金属罐2、第二层金属罐8、第三层金属罐11、以及套合后夹层空间内的保冷层9、第二支撑座10、第一支撑座7共同组成一个完整密闭的盛装深冷液体的储罐容器，该完整密闭的冷冻液体储罐容器安装固定到金属框架1形成的内部空间。本发明一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱以三层金属薄膜套合+高真空绝缘+保冷层绝热作为设计基础，实现了一套独立的薄膜屏蔽层盛液系统，采用高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式，提高了传统罐箱的绝缘保冷性能，进一步降低蒸发率，提高罐箱内低温液货的存储时间；采用一套完整的高真空绝缘+冷屏+保冷层绝热的方式系统，全部采用车间预制模块化，有效降低外部热量传递，从而减少低温液体的蒸发率；采用预制薄膜罐体形式、预制绝缘保冷材料、车间套合拼装，进一步降低了施工要求，缩短了施工周期，节省了施工成本；双层屏蔽提高了低温液体的存储安全性能，尤其是对LNG和液氢的安全性大幅度提高，更加适合公路、铁路和江海联运模式；屏蔽之间充满氮气或氦气，并有安全检测系统，大大降低了屏蔽破裂造成液氢泄漏的事故风险。本发明用于海陆两用的立式或卧式储运罐箱用于盛装液化天然气(LNG)、液氮、液氧、液氢、液氦，液化天然气/液氢船舶燃料舱和液化天然气/液氢运输船液货舱的储运，突破了储运液氢和液氦压力容器的限制，采用低压容器满足储运低温冷冻液体要求，是一种全新的，应用更为广泛的，更加安全、绿色、环保的薄膜型深冷液体储运罐箱。
所述金属框架1为方形结构，所述金属框架1的材料采用碳钢、不锈钢、 9％镍钢、铝合金钢中的至少一种，通过相互焊接的方式连接在一起，形成一个框架式结构形式。
所述第一层金属罐2和第二层金属罐8套合后的夹层为高真空绝缘空间3，内部安装有多层缠绕屏蔽层4、冷屏5、吸附装置6，所述高真空绝缘空间3 进行抽真空处理，真空度需要达到10-3pa以下。所述真空抽取过程可以采用夹层空间独立加热或高温氮气循环等辅助方式进行。所述第一层金属罐2和第二层金属罐8套合后的夹层空间高度为80mm-200mm，所述多层缠绕屏蔽层 4的多层缠绕材料屏蔽层4为20-60层厚度的铝薄纸和纤维纸逐层叠加在一起，所述高真空绝缘空间3内设有吸附装置6，材料采用氧化钯、分子筛、活性炭吸附材料中的至少一种。本发明中的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱是一种低压深冷液体储运容器，压力一般在0.1Mpa以下，相比于 70Mpa的高压气瓶，更加安全，能量密度较高，压力低进一步降低了深冷液体气化后对金属的损坏。
所述第一层金属罐2和第二层金属罐8的材料采用厚度为3mm-20mm的碳钢、不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种，所述第三层金属罐11的材料采用厚度为0.5mm-12mm的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种。本发明中的一第二层金属罐2和第三层金属罐11采用车间模块化设计方案，标准高真空绝缘与标准金属板均采用模块化预制结构，适用于不同尺寸，降低成本，提高安装效率。
所述保冷层9为绝热材料组装而成，绝热材料为玻璃棉、珠光砂、气凝胶、高真空绝热板、聚氨酯泡沫、真空玻璃珠中的至少一种，保冷层9中安装有多个温度传感器和/或可燃气体探测装置。
所述冷屏5与液氮容器12相连接，冷屏5与冷罐12布置在高真空绝缘空间3内。所述冷屏5与液氮容器12采用厚度为0.5mm-5mm的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中至少一种。
所述第一层金属罐2和第二层金属罐2套合后的夹层空间安装有第一支撑座7，所述第二层金属罐8和第三层金属罐11套合后的夹层空间内安装有第二支撑座10，所述冷屏5与液氮容器12与第二层金属罐8安装有第三支撑座13；所述第一支撑座10，第二支撑座10，第三支撑座13的支撑板材料为耐低温玻璃钢板、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、碳纤维中的至少一种。采用双层屏蔽薄膜，其薄膜的柔韧性保证在低温下自然收缩，可以循环加载。当发生碰撞外罐变形时时，薄膜的柔韧性可以保证屏蔽的完整性，降低了低温液体大量泄漏的事故风险。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述储罐包括：金属框架(1)、第一层金属罐(2)、高真空绝缘空间(3)、多层缠绕屏蔽层(4)、冷屏(5)、冷罐(12)、吸附装置(6)、第一支撑座(7)、第二层金属罐(8)、保冷层(9)、第二支撑座(10)、第三层金属罐(11)、第三支撑座(13)；所述第一层金属罐(2)、第二层金属罐(8)、第三层金属罐(11)采用套合模式由外到内进行套合安装布置，所述保冷层(9)和第二支撑座(10)安装在第二层金属罐(8)和第三层金属罐(11)套合后的夹层空间内，所述多层缠绕屏蔽层(4)、冷屏(5)、液氮容器(12)、吸附装置(6)安装在第一层金属罐(2)和第二层金属罐(8)套合后的夹层高真空绝缘空间(3)内，所述第一层金属罐(2)、第二层金属罐(8)、第三层金属罐(11)、以及套合后夹层空间内的保冷层(9)、第二支撑座(10)、第一支撑座(7)共同组成一个完整密闭的盛装深冷液体的储罐容器，该完整密闭的冷冻液体储罐容器安装固定到金属框架(1)形成的内部空间。
2.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述金属框架(1)为方形结构，所述金属框架(1)的材料采用碳钢、不锈钢、9％镍钢、铝合金钢中的至少一种，通过相互焊接的方式连接在一起，形成一个框架式结构形式。
3.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述第一层金属罐(2)和第二层金属罐(8)套合后的夹层为高真空绝缘空间(3)，内部安装有多层缠绕屏蔽层(4)、冷屏(5)、吸附装置(6)，所述高真空绝缘空间(3)进行抽真空处理，真空度需要达到10-3pa以下。
4.根据权利要求3所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述真空抽取过程可以采用夹层空间独立加热或高温氮气循环等辅助方式进行。
5.根据权利要求3所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述第一层金属罐(2)和第二层金属罐(8)套合后的夹层空间高度为80mm-200mm，所述多层缠绕屏蔽层(4)的多层缠绕材料屏蔽层(4)为20-60层厚度的铝薄纸和纤维纸逐层叠加在一起，所述高真空绝缘空间(3)内设有吸附装置(6)，材料采用氧化钯、分子筛、活性炭吸附材料中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述第一层金属罐(2)和第二层金属罐(8)的材料采用厚度为3mm-20mm的碳钢、不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种，所述第三层金属罐(11)的材料采用厚度为0.5mm-12mm的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述保冷层(9)为绝热材料组装而成，绝热材料为玻璃棉、珠光砂、气凝胶、高真空绝热板、聚氨酯泡沫、真空玻璃珠中的至少一种，保冷层(9)中安装有多个温度传感器和/或可燃气体探测装置。
8.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述冷屏(5)与液氮容器(12)相连接，冷屏(5)与冷罐(12)布置在高真空绝缘空间(3)内。
9.根据权利要求8所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述冷屏(5)与液氮容器(12)采用厚度为0.5mm-5mm的不锈钢、9％镍钢、殷瓦钢、铝合金钢、碳纤维中至少一种。
10.根据权利要求1所述的一种高真空海陆两用低温冷冻液体薄膜储运罐箱，其特征在于：所述第一层金属罐(2)和第二层金属罐(2)套合后的夹层空间安装有第一支撑座(7)，所述第二层金属罐(8)和第三层金属罐(11)套合后的夹层空间内安装有第二支撑座(10)，所述冷屏(5)与液氮容器(12)与第二层金属罐(8)安装有第三支撑座(13)；所述第一支撑座(10)，第二支撑座(10)，第三支撑座(13)的支撑板材料为耐低温玻璃钢板、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、碳纤维中的至少一种。
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