CN114294561B - 一种用于高压氢罐防爆的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于高压氢罐防爆的装置，包括地下混凝土井壁，井壁预应力钢丝，卸力弹簧，井壁外围碳纤维缠绕层，井口碳纤维拦截网，高压氢储罐罐体，支撑梁架，防爆钢板，所述的井壁预应力钢丝浇筑在地下混凝土井壁的纵向井壁上；所述的卸力弹簧分别用螺栓连接在地下混凝土井壁内侧的预埋钢板上。本发明当高压储氢罐失效爆炸，碎片经卸力弹簧或防爆钢板缓冲，撞击井壁被井壁拦截，上部碎片被井口碳纤维拦截网拦截；防爆钢板呈“V”字状或“I”字设置，可垂直或斜向焊接在井壁预埋钢板上；所述的防爆钢板设置有多个，能有效的减少爆炸能量；经过该防爆装置，即使高压储氢罐失效，也不会造成巨大爆炸损失，可以将加氢站布置在城市中心，方便氢燃料电池汽车的加氢。

Description

一种用于高压氢罐防爆的装置
技术领域
本发明属于氢气存储技术领域，尤其涉及一种用于高压氢罐防爆的装置。
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。
目前加氢站储氢全部采用高压氢气储氢罐，压力有20MPa、35MPa、70MPa，储氢罐竖立在地面上，一旦储氢罐失效或遭受撞击爆炸，爆炸范围将波及几百米，造成很大的破坏。另外，中国专利公开号为CN108561752A，发明创造名称为一种更好的FCEV系统高压储氢燃料罐防爆装置，包括气密室、储氢罐检测装置、主动排气减压管路、氢气浓度传感器、气体压力传感器、角度传感器；所述储氢罐检测装置包括拍照范围能将整个储氢罐表面覆盖的多个探头；所述的氢气浓度传感器、气体压力传感器、角度传感器、第一排气减压阀、第二排气减压阀、储氢罐检测装置分别通过防爆通信总线与ECU连接。现今加氢站的高压储氢罐均放在地面以上，一旦爆炸将波及几百米范围，造成巨大损失，故现在的加氢站均设置在城市郊区范围，无法在城市中心建设加氢站。
由鉴于此，发明一种用于高压氢罐防爆的装置是非常必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于高压氢罐防爆的装置，经过井壁和碳纤维网拦截，即使高压储氢罐失效，也不会造成巨大爆炸损失，可以将加氢站布置在城市中心，方便氢燃料电池汽车的加氢。
一种用于高压氢罐防爆的装置，包括地下混凝土井壁，井壁预应力钢丝，卸力弹簧，井壁外围碳纤维缠绕层，井口碳纤维拦截网，高压氢储罐罐体，支撑梁架，防爆钢板和地面，所述的井壁预应力钢丝浇筑在地下混凝土井壁的纵向立壁上；所述的卸力弹簧分别用螺栓连接在地下混凝土井壁内侧的预埋钢板上；所述的井壁外围碳纤维缠绕层缠绕在地下混凝土井壁的井壁外侧位置；所述的井口碳纤维拦截网横向螺栓连接在地下混凝土井壁的内壁上侧位置；所述的高压氢储罐罐体纵向螺栓连接在地下混凝土井壁的底部；所述的支撑梁架浇筑或焊接在地下混凝土井壁的中下部位置；所述的防爆钢板焊接在地下混凝土井壁的预埋钢板上；所述的地下混凝土井壁浇筑在地面的下部。
优选的，所述的支撑梁架采用混凝土“井”字梁或钢“井”字梁。
优选的，所述的高压氢储罐罐体可以放在地下混凝土井壁的底部中间位置也可以安装在支撑梁架的上部。
优选的，所述的地下混凝土井壁内部浇筑有预埋钢板；所述的防爆钢板与预埋钢板螺栓连接设置或者焊接设置。
优选的，所述的高压氢储罐罐体可以是立式罐体也可以是卧式罐体。
优选的，所述的防爆钢板呈“V”字状或“I”字状设置；所述的防爆钢板设置有多层，可垂直焊接后者斜向焊接。
优选的，所述的防爆钢板与卸力弹簧交替设置或者独立设置。
优选的，所述的井口碳纤维拦截网设置有三层；所述的井口碳纤维拦截网和井口碳纤维拦截网之间的间距设置在三十厘米至五十厘米之间。
优选的，所述的地下混凝土井壁采用预应力钢筋混凝土，或采用碳纤维缠绕混凝土，施工方式采用沉井或明挖的方式。
优选的，所述的地下混凝土井壁的内壁螺栓连接有监控警报器；所述的监控警报器与外部控制设备相连接。
优选的，所述的地下混凝土井壁内时刻充满氮气。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用地下储氢竖井的方式，将高压储氢罐放在地下竖井当中，地下混凝土井壁采用预应力钢筋混凝土，或采用碳纤维缠绕混凝土，施工方式采用沉井或明挖的方式，井壁周围布置卸力弹簧和防爆钢板，井壁中心采用预应力，井壁外侧也可以采用井壁外围碳纤维缠绕层，井口上布置井口碳纤维拦截网；当高压储氢罐失效爆炸，碎片经卸力弹簧或防暴钢板缓冲，撞击井壁被井壁拦截，上部碎片被井口碳纤维拦截网拦截；
防爆钢板呈“V”字状或“I”字状设置，可以对爆炸产生的冲击力进行延迟释放，防爆钢板能有效的减少爆炸能量，有良好的延展性；所述的防爆钢板设置有多层，能有效的减少损失；
经过该防爆装置，即使高压储氢罐失效，也不会造成巨大爆炸损失，可以将加氢站布置在城市中心，方便氢燃料电池汽车的加氢。
附图说明
图1是本发明的立式罐体井底安装结构示意图。
图2是本发明的立式罐体井中安装结构示意图。
图3是本发明的立式罐体安装俯视局部的结构示意图。
图4是本发明的卧式罐体井底安装结构示意图。
图5是本发明的卧式罐体井中安装结构示意图。
图6是本发明的卧式罐体安装俯视局部的结构示意图。
图中：
1、地下混凝土井壁；2、井壁预应力钢丝；3、卸力弹簧；4、井壁外围碳纤维缠绕层；5、井口碳纤维拦截网；6、高压氢储罐罐体；7、支撑梁架；8、防爆钢板；9、地面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例1：
如附图1至附图6所示，本发明提供一种用于高压氢罐防爆的装置，包括地下混凝土井壁1，井壁预应力钢丝2，卸力弹簧3，井壁外围碳纤维缠绕层4，井口碳纤维拦截网5，高压氢储罐罐体6，支撑梁架7，防爆钢板8和地面9，所述的井壁预应力钢丝2浇筑在地下混凝土井壁1的纵向立壁内；所述的卸力弹簧3分别螺栓连接在地下混凝土井壁1的井壁内侧；所述的井壁外围碳纤维缠绕层4缠绕在地下混凝土井壁1的井壁外侧位置；所述的井口碳纤维拦截网5横向螺栓连接在地下混凝土井壁1的内壁上侧位置；所述的高压氢储罐罐体6纵向螺栓连接在地下混凝土井壁1的底部；所述的支撑梁架7横向浇筑或焊接在地下混凝土井壁1的井壁中下部位置；所述的防爆钢板8设置在地下混凝土井壁1的井壁内侧；所述的地下混凝土井壁1浇筑在地面9的下部。
上述实施方案中，具体的，所述的支撑梁架7采用混凝土“井”字梁或钢“井”字梁；所述的高压氢储罐罐体6可以放在地下混凝土井壁1的底部中间位置也可以安装在支撑梁架7的上部。
上述实施方案中，具体的，所述的地下混凝土井壁1内部浇筑有预埋钢板；所述的防爆钢板8与预埋钢板螺栓连接设置或者焊接设置。
上述实施方案中，具体的，所述的高压氢储罐罐体6可以是立式罐体也可以是卧式罐体；所述的防爆钢板8呈“V”字状或“I”字状设置；所述的防爆钢板8设置有多层。
上述实施方案中，具体的，所述的防爆钢板8与卸力弹簧3交替设置或者单独设置。
上述实施方案中，具体的，所述的井口碳纤维拦截网5设置有三层；所述的井口碳纤维拦截网5和井口碳纤维拦截网5之间的间距设置在三十厘米至五十厘米之间。
上述实施方案中，具体的，所述的地下混凝土井壁1采用预应力钢筋混凝土，或采用碳纤维缠绕混凝土，施工方式采用沉井或明挖的方式；所述的地下混凝土井壁1的内壁螺栓连接有监控警报器；所述的监控警报器与外部控制设备相连接。
本发明采用地下储氢竖井的方式，将高压储氢罐放在地下竖井当中，地下混凝土井壁1采用预应力钢筋混凝土，或采用井壁外围碳纤维缠绕层4缠绕混凝土，施工方式采用沉井或明挖的方式，井壁周围布置卸力弹簧3和防爆钢板8，井壁中心采用预应力，井壁外侧也可以采用卸力弹簧3，井口上布置井口碳纤维拦截网5；当高压储氢罐失效爆炸，碎片经卸力弹簧缓冲3，撞击井壁被井壁拦截，上部碎片被井口碳纤维拦截网拦截；
防爆钢板8呈“V”字状设置，可以对爆炸产生的冲击力进行释放，防爆钢板能有效的避免冲击，有良好的延展性；所述的防爆钢板8设置有多个，能有效的减少损失；
经过该防爆装置，即使高压储氢罐失效，也不会造成巨大爆炸损失，可以将加氢站布置在城市中心，方便氢燃料电池汽车的加氢
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，该用于高压氢罐防爆的装置，包括地下混凝土井壁（1），井壁预应力钢丝（2），卸力弹簧（3），井壁外围碳纤维缠绕层（4），井口碳纤维拦截网（5），高压氢储罐罐体（6），支撑梁架（7），防爆钢板（8），所述的井壁预应力钢丝（2）浇筑在地下混凝土井壁（1）的纵向立壁内；所述的卸力弹簧（3）分别用螺栓连接在地下混凝土井壁（1）的井壁内侧的预埋钢板上；所述的井壁外围碳纤维缠绕层（4）缠绕在地下混凝土井壁（1）的井壁外侧位置；所述的井口碳纤维拦截网（5）横向螺栓连接在地下混凝土井壁（1）的内壁上侧位置；所述的高压氢储罐罐体（6）纵向螺栓连接在地下混凝土井壁（1）的底部；所述的支撑梁架（7）横向浇筑或焊接在地下混凝土井壁（1）的井壁下部位置；所述的防爆钢板（8）设置在地下混凝土井壁（1）的井壁内侧；所述的地下混凝土井壁（1）浇筑在地面（9）的下部，所述的防爆钢板（8）呈“V”字状或“I”字状设置，所述的防爆钢板（8）设置有多层。
2.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的支撑梁架（7）采用混凝土“井”字梁或钢“井”字梁。
3.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的高压氢储罐罐体（6）放在地下混凝土井壁（1）的底部位置或安装在支撑梁架（7）的上部。
4.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的地下混凝土井壁（1）内部浇筑有预埋钢板；所述的防爆钢板（8）与预埋钢板螺栓连接设置或者焊接设置。
5.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的高压氢储罐罐体（6）是立式罐体或卧式罐体。
6.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的防爆钢板（8）与卸力弹簧（3）交替设置或者独立设置。
7.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的井口碳纤维拦截网（5）设置有三层；所述的井口碳纤维拦截网（5）和井口碳纤维拦截网（5）之间的间距设置在三十厘米至五十厘米之间。
8.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的地下混凝土井壁（1）采用预应力钢筋混凝土，或采用碳纤维缠绕混凝土，施工方式采用沉井或明挖的方式。
9.如权利要求1所述的用于高压氢罐防爆的装置，其特征在于，所述的地下混凝土井壁（1）的内壁螺栓连接有警报器；所述的警报器与外部控制设备相连接。
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