CN114811399B - 一种水底建设储氢室 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种储氢室，尤其是涉及一种水底建设储氢室，其技术方案要点是：包括储氢室本体以及一个或多个设置在储氢室本体内部的储氢罐，储氢罐上连通有进气管和出气管，进气管上设置有进气阀，出气管上设置有出气阀；储氢室本体的内部空间与外界密封设置，进气管与出气管均能够与储氢室本体外部连通，储氢室本体被完全浸没在水中；达到了降低储氢室爆炸的可能性并降低储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害的目的。

Description

一种水底建设储氢室
技术领域
本申请涉及一种储氢室，尤其是涉及一种水底建设储氢室。
背景技术
随着氢能应用技术发展逐渐成熟，以及全球应对气候变化压力的持续增大，氢能产业的发展在世界各国备受关注，储氢室则是氢能产业的重要基础设施。
储氢室内部设置有储氢罐，储氢罐上连接有进气管和出气管，进气管上设置有进气阀并连接有氢气源用于向储氢罐内部添加待存储的氢气，出气管上设置有出气阀并连接有用氢设备以使储氢罐中储存的氢气送至用氢设备中；实际生产制造的过程中，由于储氢室温度过高、储氢罐泄漏或遇明火而导致储氢室爆炸的事故时有发生，储氢室爆炸对周围环境和人身安全将造成极大的危害。
发明内容
为了降低储氢室爆炸的可能性并降低储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害，本申请提供一种水底建设储氢室。
本申请提供的一种水底建设储氢室采用如下的技术方案：
一种水底建设储氢室，包括储氢室本体以及一个或多个设置在储氢室本体内部的储氢罐，储氢罐上连通有进气管和出气管，进气管上设置有进气阀，出气管上设置有出气阀；储氢室本体的内部空间与外界密封设置，进气管与出气管均能够与储氢室本体外部连通，储氢室本体被完全浸没在水中。
通过采用上述技术方案，水能够将储氢室本体与外界大气隔离开来，即能够对储氢罐所处环境隔绝氧气，大大降低了储氢室爆炸的可能性；此外，水能够对储氢室本体进行降温，以使储氢罐所处环境温度不至于过高，进一步降低了储氢罐爆炸的可能性；即使储氢罐意外爆炸，水也能够吸收氢气爆炸产生的冲击力，大大降低了储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害，由于氢气爆炸产生的物质为水，因此储氢室爆炸也不会对水质造成污染。
可选的，还包括充气管和供气管，储氢罐设置有多个，充气管同时与多个进气管相互连通且多个进气管之间相互并联，出气管同时与多个供气管连通且多个出气管之间相互并联，充气管与供气管均延伸至储氢室本体外部，进气阀与出气阀均采用电磁阀。
通过采用上述技术方案，充气管可延伸至地面上的氢气源，供气管可延伸至地面上的用氢设备，可远程操控进气阀或出气阀以对相应的储氢罐进行充气或使相应的储氢罐向外界供气。
可选的，储氢室本体上设置有连通储氢室本体内外的安全气管，安全气管上设置有单向阀，单向阀的开启方向为从储氢室本体内部到储氢室本体外部。
通过采用上述技术方案，在向储氢罐补充氢气或储氢罐向用氢设备输出氢气的过程中，若存在极少量的氢气泄漏而导致储氢室本体内部压强升高时，单向阀打开以使储氢室本体内部的气体能够通过安全气管向外界排出，防止随着时间的推移储氢室本体内部压强过高而对储氢罐的稳定性和安全性造成不良影响。
可选的，储氢室本体的底部内凹成型有多个补水槽，相邻两个补水槽之间在储氢室本体内部形成供储氢罐置入的容置腔，容置腔的腔壁上设置有具有包覆储氢罐罐体设置的弹性减震件。
通过采用上述技术方案，一方面在储氢室本体向水中投放或储氢室本体平时受到水的冲击力时，容置腔以及弹性减震件能够提高储氢罐在储氢室本体内部的安装稳定性，并防止储氢罐由于受到撞击而对储氢罐的安全性造成威胁；另一方面，补水槽增大了储氢室本体与水之间的热交换面积，提高了储氢室本体与外界之间的换热效率。
可选的，储氢室本体的一侧设置有补压室，补压室内部设置有氮气罐；补压室与储氢室本体之间设置有用于连通二者的连通管道；连通管道连接有与氮气罐连通的补气管，补气管上设置有补气阀；储氢室本体内部固定有压变气囊，压变气囊上设置有插入连通管道内部的触发杆，触发杆的端部设置有触发头；补气阀采用电磁阀并耦接有控制器，控制器耦接有第一接触式开关和第二接触式开关，第一接触式开关位于触发头靠近触发杆的一侧，第二接触式开关位于触发头背离触发杆的一侧，第一接触式开关与第二接触式开关之间的距离大于触发头的厚度；当触发头贴合第一接触式开关时补气阀关闭，当触发头贴合第二接触式开关时补气阀开启。
通过采用上述技术方案，当储氢室本体内部气压下降时，压变气囊膨胀并使触发杆移动，触发头脱离与第一接触式开关的接触状态，直至触发头移动至第二接触式开关处补气阀开启，氮气罐通过补气管以及连通管道向储氢室本体内部补充氮气以使储氢室本体内部气压上升；在此过程中压变气囊逐渐收缩并脱离第二接触式开关，直至触发头复位即与第一接触式开关接触，补气阀关闭。
可选的，触发头设置在补气管内部并与补气管的内管壁贴合并与补气管的内管壁滑动连接，触发头上开设有一个或多个气孔。
通过采用上述技术方案，对触发头的移动方向进行限位，防止触发杆在压变气囊收缩或膨胀的过程中由于自身摆动而无法接触第一接触式开关或第二接触式开关。
可选的，储氢室本体内部设置有形变限位板，形变限位板设置在压变气囊背离触发杆的一侧。
通过采用上述技术方案，使得压变气囊在膨胀过程中更多地向靠近连通管道的方向形变，压变气囊膨胀时能够对触发杆作用足够的推力以推动触发头脱离第一接触式开关。
可选的，储氢室本体内部固定有支撑件，支撑件上设置有位于压变气囊内部的第三接触式开关，第三接触式开关与压变气囊的内囊壁处于常分离状态，第三接触式开关与控制器耦接，控制器耦接有报警器；当压变气囊的内囊壁接触第三接触式开关时报警器工作。
通过采用上述技术方案，当氢气严重泄漏而导致单向阀的流量无法满足氢气及时排出时，储氢室本体内部的气压将急剧升高，在此过程中压变气囊将收缩直至压变气囊的内囊壁接触第三接触式开关，报警器工作以提醒工作人员关闭所有进气阀和出气阀，并将储氢室本体打捞出来进行检修。
可选的，支撑件上设置有支撑内胆，压变气囊套设在支撑内胆上，支撑内胆上开设有让位孔，第三接触式开关靠近让位孔设置。
通过采用上述技术方案，在压变气囊收缩的过程中压变气囊的形变能够集中在让位孔处，压变气囊收缩后坍缩在让位孔内部并接触第三接触式开关，进而有效提高了氢气泄漏时的警报反应速度。
综上所述，本申请通过设置了被完全浸没在水中的储氢室本体，可将储氢室本体置入大型水源水库、湖泊等的水下，水能够将储氢室本体与外界大气隔离开来，即能够对储氢罐所处环境隔绝氧气，大大降低了储氢室爆炸的可能性；此外，水能够对储氢室本体进行降温，以使储氢罐所处环境温度不至于过高，进一步降低了储氢罐爆炸的可能性；即使储氢罐意外爆炸，水也能够吸收氢气爆炸产生的冲击力，大大降低了储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害，由于氢气爆炸产生的物质为水，因此储氢室爆炸也不会对水质造成污染。
附图说明
图1是本申请实施例中的水底建设储氢室的整体结构示意图；
图2是本申请实施例中的水底建设储氢室的内部结构示意图；
图3是本申请实施例中的储氢罐之间的连接结构示意图；
图4是本申请实施例中的储氢室本体的内部结构示意图；
图5是本申请实施例中的储氢室本体与补压室之间的内部结构示意图；
图6是图5中A处的局部放大图。
图中，1、储氢室本体；2、储氢罐；3、进气管；4、出气管；5、进气阀；6、出气阀；7、充气管；8、供气管；9、安全气管；10、单向阀；11、补水槽；12、容置腔；13、弹性减震件；14、补压室；15、氮气罐；16、连通管道；17、补气管；18、补气阀；19、压变气囊；20、触发杆；21、触发头；22、第一接触式开关；23、第二接触式开关；24、气孔；25、形变限位板；26、支撑杆；27、第三接触式开关；28、支撑内胆；29、让位孔。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”等均为基于附图所示的相对关系，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工艺或模块必须具有特定的方位、状态和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1和图2，本申请提供了一种水底建设储氢室，包括内部中空且内外封闭的储氢室本体1以及多个竖直设置在储氢室本体1内部的储氢罐2，储氢室采用硬质环氧树脂浇筑而成，储氢室本体1被完全浸没在水中，可置储氢室本体1于大型水源如水库、湖泊等的水下；此外，在储氢室本体1内部可通过注入氮气或惰性气体以置换储氢室本体1中的空气，为此可在储氢室本体1上开设一个可供用于注入氮气或惰性气体的气管插入的接口，在气体注入完成后通过注胶封堵或可拆卸密封如螺纹连接密封盖的方式对该接口进行封堵。
这样，水能够将储氢室本体1与大气环境中的氧气隔离开来，减少了储氢罐2爆炸所处周围环境的助燃物如氧气，此外储氢室本体1内部充入的氮气或惰性气体本身无法起到助燃效果，大大降低了储氢室爆炸的可能性；储氢室本体1与水源接触并能够与水进行热交换，使得储氢室本体1内部的温度不至于过高，进一步降低了储氢室爆炸的可能性；此外，即使储氢罐2爆炸，水也能够吸收氢气爆炸产生的冲击力，大大降低了储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害，由于氢气爆炸产生的物质为水，因此储氢室爆炸也不会对水质造成污染。
储氢室本体1上可设置有密封门（图中未示出），当需要对储氢室本体1以及内部设备进行检修时，将整个储氢室本体1打捞出来并通过密封门进入其中即可；密封门与储氢室本体1之间通过密封垫实现储氢室本体1的完全封闭。
参照图2和图3，进一步的，储氢罐2上连通有进气管3和出气管4，进气管3上设置有用于开闭进气管3的进气阀5，出气管4上设置有用于开闭出气管4的出气阀6，进气阀5与出气阀6均采用电磁闸阀；储氢室本体1内部设置有充气管7以及供气管8，充气管7同时与所有进气管3连通且各个进气管3之间相互并联，供气管8同时与所有出气管4连通且各个出气管4之间相互并联；充气管7向储氢室本体1外部延伸并延伸至水面上以连接地面上的氢气源，供气管8向储氢室外部延伸并颜色还内置水面上以连接地面上的用氢设备；地面或水面上的工作人员可通过远程操控进气阀5以向相应的储氢罐2内部补充氢气，也可通过远程操控出气阀6以使相应的储氢罐2向用氢设备供气。
参照图2和图4，储氢室本体1的底部内凹成型有多个补水槽11，补水槽11可在储氢室本体1浇筑过程中形成；在本实施例中储氢罐2设置有六个，补水槽11开设有三个，其中两个补水槽11沿储氢室本体1的宽度方向延伸并贯穿储氢室本体1两个相对的侧面，另一个补水槽11沿储氢室本体1的长度方向延伸并贯穿储氢室本体1的另一个侧面，三个补水槽11将储氢室本体1内部划分成六个容置腔12，每个储氢罐2分别置于相应的容置腔12内部，容置腔12的四个内腔壁上固定有包裹储氢罐2的弹性减震件13，弹性减震件13可采用海绵垫、泡沫板、软质环氧树脂等。
储氢室本体1置于水中的同时，水将填充在每个补水槽11内部即项链两个容置腔12之间，增大了储氢室本体1与水的热交换面积，且水填充补水槽11内部后将间接围绕每个储氢罐2，以使储氢罐2所处环境的热量能够更加高效的交换；此外，储氢室本体1向水中投放或储氢室本体1受到水的冲击时，容置腔12以及弹性减震件13能够提高储氢罐2在储氢室本体1内部的安装稳定性，并防止储氢罐2由于受到撞击而对储氢罐2的安全性造成威胁。
参照图1，但在向储氢罐2补充氢气或储氢罐2向用氢设备输出氢气的过程中，难免存在极少量的氢气泄漏而导致储氢室本体1内部压强升高的状况，若储氢室本体1内部的氢气含量不断升高，一方面将提高储氢罐2爆炸的可能性，另一方面对储氢罐2的内外压稳定性造成不良影响；为此，储氢室本体1上连通有安全气管9，安全气管9延伸至储氢室本体1上方且延伸至水面以上，安全气管9上设置有单向阀10，单向阀10的开启方向为从储氢室本体1内部到储氢室本体1外部。
季节更替或早晚温差都会导致储氢室本体1所处水下温度存在温差，当升温过高时，储氢室本体1内部的气压将升高并使单向阀10打开，储氢室本体1通过安全气管9向外界排气；但随着时间的推移，储氢室本体1内部的气体含量将逐渐减少而导致储氢室本体1内部的总气压存在下降的趋势，这对储氢罐2的稳定性和安全性是不利的。
参照图5，为此，储氢室本体1的一侧设置有内部中空的补压室14，补压室14与储氢室本体1之间设置有用于连通二者的连通管道16，补压室14内部设置有氮气罐15，氮气罐15连接有补气管17，补气管17与连通管道16接驳且相互连通，补气管17上设置有补气阀18；当储氢室本体1内部总气压下降至小于预设压强值时，补气阀18开启以使氮气罐15向储氢室本体1补充氮气，直至储氢室本体1内部压强回升至预设压强值，补气阀18关闭。
参照图5和图6，具体的，储氢室本体1内部设置有压变气囊19，压变气囊19靠近；连通管道16的一侧固定有水平设置的触发杆20，触发杆20插入连通管道16内部；触发杆20端部成型或固定有同轴的触发头21，触发头21的直径大于触发杆20直径，触发头21延伸至补气管17内部且触发头21的外径等于补气管17的内径，触发头21与补气管17的内管壁滑动连接；触发头21上开设有多个贯通的气孔24，气孔24用于连通触发头21的两侧；补气管17的内管壁上固定有第一接触式开关22，第一接触式开关22位于触发头21靠近触发杆20的一侧；补气管17的内管壁上还固定有第二接触式开关23，第二接触式开关23位于触发头21背离触发杆20的一侧，当触发头21接触第一接触式开关22时，触发头21与第二接触式开关23之间存在空隙；补气阀18为电磁闸阀，补气阀18耦接有控制器，控制器同时与第一接触式开关22以及第二接触式开关23相耦接。
当储氢室本体1内部的气压等于或大于预设压强值时，触发头21与第一接触式开关22处于接触状态，即触发头21抵紧在第一接触式开关22上，控制器控制补气阀18关闭，氮气罐15停止向储氢室本体1内部输送氮气。
当储氢室本体1内部的总气压下降时，压变气囊19逐渐膨胀，在此过程中压变气囊19推动触发杆20进一步深入连通管道16内部并使触发头21移动，触发头21进而脱离第一接触式开关22并逐渐向靠近第二接触式开关23的方向移动，在此过程中补气阀18保持关闭状态；直至储氢室本体1内部气压降低到另一预设压强值时，压变气囊19膨胀至极限，触发杆20推动触发头21接触第二接触式开关23，控制器控制补气阀18开启，氮气罐15向储氢室本体1内部输送氮气。
储氢室本体1内部压强缓慢升高，在此过程中压变气囊19逐渐回缩，压变气囊19带动触发杆20复位，触发头21脱离第二接触式开关23并逐渐靠近第二接触式开关23，在此过程中补气阀18保持开启状态，直至触发头21再次接触第一接触式开关22，补气阀18关闭。
为了提高触发杆20随着储氢室本体1内部气压变化而移动的及时性和灵敏度，压变气囊19背离连通管道16的一侧设置有固定在储氢室本体1内部的形变限位板25，当压变气囊19膨胀时，形变限位板25将阻碍压变气囊19向背离连通管道16的一侧形变，压变气囊19的形变量更多的集中在压变气囊19靠近连通管道16的一侧，进而使得触发杆20的移动更加及时且灵敏。
当由于储氢罐2发生严重泄漏时，单向阀10的开启流量将无法满足氢气及时排出，储氢室本体1内部的气压将急剧升高，一方面氢气泄漏不及时处理将产生极大的浪费，另一方面储氢室本体1内部气压过大将对储氢室本体1结构以及储氢罐2造成极大的安全性威胁。
为此，储氢室本体1内部固定有向压变气囊19内部延伸的支撑件，在本实施例中支撑件采用竖直设置的支撑杆26，支撑杆26与压变气囊19的连接处密封设置；支撑杆26的顶部固定有位于压变气囊19内部的第三接触式开关27，第三接触式开关27与压变气囊19的内囊壁处于常分离状态，第三接触式开关27与控制器耦接，控制器耦接有报警器；当储氢室本体1内部由于氢气大量泄漏而气压急剧升高时，压变气囊19将收缩，压变气囊19的内囊壁逐渐靠近第三接触式开关27，直至压变气囊19的内囊壁接触第三接触式开关27，此时控制器控制报警器工作，报警器工作以提醒工作人员关闭所有进气阀5和出气阀6，并将储氢室本体1打捞出来进行检修。
支撑杆26上固定有球形的支撑内胆28，压变气囊19为球形并同心套设在支撑内胆28上，支撑内胆28的顶部开设有让位孔29，让位孔29的孔径大于第三接触式开关27的横截面积；这样，一方面防止压变气囊19在储氢室本体1内部偏转倾倒；另一方面，在压变气囊19收缩的过程中压变气囊19的形变能够集中在让位孔29处，压变气囊19收缩后坍缩在让位孔29内部并接触第二接触式开关23，进而有效提高了氢气泄漏时的警报反应速度。
综上所述，本申请的使用过程为：储氢室本体1被完全浸没在水中，例如大型水源水库、湖泊等的水下，水能够将储氢室本体1与外界大气隔离开来，即能够对储氢罐2所处环境隔绝氧气，大大降低了储氢室爆炸的可能性；此外，水能够对储氢室本体1进行降温，以使储氢罐2所处环境温度不至于过高，进一步降低了储氢罐2爆炸的可能性；即使储氢罐2意外爆炸，水也能够吸收氢气爆炸产生的冲击力，大大降低了储氢室爆炸后对周围环境或人身安全造成的危害，由于氢气爆炸产生的物质为水，因此储氢室爆炸也不会对水质造成污染。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种水底建设储氢室，包括储氢室本体(1)以及一个或多个设置在储氢室本体(1)内部的储氢罐(2)，储氢罐(2)上连通有进气管(3)和出气管(4)，进气管(3)上设置有进气阀(5)，出气管(4)上设置有出气阀(6)；其特征在于：储氢室本体(1)的内部空间与外界密封设置，进气管(3)与出气管(4)均能够与储氢室本体(1)外部连通，储氢室本体(1)被完全浸没在水中；
储氢室本体(1)上设置有连通储氢室本体(1)内外的安全气管(9)，安全气管(9)上设置有单向阀(10)，单向阀(10)的开启方向为从储氢室本体(1)内部到储氢室本体(1)外部；
储氢室本体(1)的一侧设置有补压室(14)，补压室(14)内部设置有氮气罐(15)；补压室(14)与储氢室本体(1)之间设置有用于连通二者的连通管道(16)；
连通管道(16)连接有与氮气罐(15)连通的补气管(17)，补气管(17)上设置有补气阀(18)；
储氢室本体(1)内部固定有压变气囊(19)，压变气囊(19)上设置有插入连通管道(16)内部的触发杆(20)，触发杆(20)的端部设置有触发头(21)；
补气阀(18)采用电磁阀并耦接有控制器，控制器耦接有第一接触式开关(22)和第二接触式开关(23)，第一接触式开关(22)位于触发头(21)靠近触发杆(20)的一侧，第二接触式开关(23)位于触发头(21)背离触发杆(20)的一侧，第一接触式开关(22)与第二接触式开关(23)之间的距离大于触发头(21)的厚度；当触发头(21)贴合第一接触式开关(22)时补气阀(18)关闭，当触发头(21)贴合第二接触式开关(23)时补气阀(18)开启。
2.根据权利要求1所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：还包括充气管(7)和供气管(8)，储氢罐(2)设置有多个，充气管(7)同时与多个进气管(3)相互连通且多个进气管(3)之间相互并联，出气管(4)同时与多个供气管(8)连通且多个出气管(4)之间相互并联，充气管(7)与供气管(8)均延伸至储氢室本体(1)外部，进气阀(5)与出气阀(6)均采用电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：储氢室本体(1)的底部内凹成型有多个补水槽(11)，相邻两个补水槽(11)之间在储氢室本体(1)内部形成供储氢罐(2)置入的容置腔(12)，容置腔(12)的腔壁上设置有具有包覆储氢罐(2)罐体设置的弹性减震件(13)。
4.根据权利要求1所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：触发头(21)设置在补气管(17)内部并与补气管(17)的内管壁贴合并与补气管(17)的内管壁滑动连接，触发头(21)上开设有一个或多个气孔(24)。
5.根据权利要求1所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：储氢室本体(1)内部设置有形变限位板(25)，形变限位板(25)设置在压变气囊(19)背离触发杆(20)的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：储氢室本体(1)内部固定有支撑件，支撑件上设置有位于压变气囊(19)内部的第三接触式开关(27)，第三接触式开关(27)与压变气囊(19)的内囊壁处于常分离状态，第三接触式开关(27)与控制器耦接，控制器耦接有报警器；当压变气囊(19)的内囊壁接触第三接触式开关(27)时报警器工作。
7.根据权利要求6所述的一种水底建设储氢室，其特征在于：支撑件上设置有支撑内胆(28)，压变气囊(19)套设在支撑内胆(28)上，支撑内胆(28)上开设有让位孔(29)，第三接触式开关(27)靠近让位孔(29)设置。
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