CN211083609U - 一种带低温盘管保护层的液态气体储罐 - Google Patents

Abstract

一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，它涉及气体储罐技术领域。它包含，储罐内胆；储罐外壁；装配于所述储罐内胆和所述储罐外壁之间、并连通于所述储罐内胆顶部的低温盘管；以及，一端连通于所述低温盘管出口的、另一端连通于所述储罐内胆底部的、用于降低气态气体热量的能量释放装置；设于所述低温盘管上的压力传感器及阀门；以及，电连接于所述压力传感器和所述阀门的、在所述压力传感器的检测值高于设定值时控制所述阀门关闭、在所述压力传感器的检测值低于设定值时控制所述阀门打开的控制器；所述储罐内胆和所述储罐外壁之间为真空层。采用上述技术方案具有降低储罐传热效率及气体蒸发率、确保储罐稳定、提高了储罐的储存时间的优势。

Description

一种带低温盘管保护层的液态气体储罐

技术领域

本实用新型涉及气体储罐技术领域，具体涉及一种带低温盘管保护层的液态气体储罐。

背景技术

稳定的能源供应一直是现代社会可持续发展的重要支柱，也是一个国家发展的命脉所在。长期以来人类一直使用石化燃料作为能源的主要来源，但其固有的燃烧生成物却为人来带来了具灾难性的污染问题。日益重视环境卫生的今天，控制污染物的排放是全人类的共识。因此绿色能源的应用被提上议事日程，氢能源因其排放为水而被认为一种真正的绿色能源，液态氢的储运是保证氢能源利用的重要环节。

但是受环境温度的影响，液态氢会蒸发气化，由于环境温度高于储罐内部温度，热量总会由外部环境传入储罐，从而使得液态气体受热后气化，膨胀，在储罐内形成高压，严重威胁储罐安全，从而限制了液化氢的储存时间和运输距离，为避免或减少液态氢气化，必须减少或延缓外部热量进入储气罐，也即必须降低热传递速率。在罐外壁包裹隔热材料及维持一个真空层是常用的做法。但若要维持极低的热传导率可能需要非常厚的隔热层，以至于罐的体积变得异常庞大。在工程上并不可取，因此需要对液化气体存储罐进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，具有降低储罐传热效率及气体蒸发率、确保储罐稳定、提高了储罐的储存时间的优势。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，包括：储罐内胆；储罐外壁；装配于所述储罐内胆和所述储罐外壁之间、并连通于所述储罐内胆顶部的低温盘管；以及，一端连通于所述低温盘管出口的、另一端连通于所述储罐内胆底部的、用于降低气态气体热量的能量释放装置；设于所述低温盘管上的压力传感器及阀门；以及，电连接于所述压力传感器和所述阀门的、在所述压力传感器的检测值高于设定值时控制所述阀门关闭、在所述压力传感器的检测值低于设定值时控制所述阀门打开的控制器；所述储罐内胆和所述储罐外壁之间为真空层。

本实用新型的进一步设置，所述储罐内胆外部设有用于阻断热量传递、保持所述储罐内胆低温的初级保温层；所述初级保温层内填充有保温材料，并抽真空处理。

本实用新型的进一步设置，所述储罐外壁内部设有用于阻断热量传递、保持所述低温盘管温度的二级保温层，所述二级保温层为设有保温材料的真空腔。

本实用新型的进一步设置，所述储罐内胆上方设有集气室。

本实用新型的进一步设置，所述低温盘管为厚壁高压低温管。

本实用新型的进一步设置，所述能量释放装置包括：连通于所述低温盘管出口的、用于供气态气体进入释放装置并将气态气体进行能量初步释放的释放阀体；一端连通于所述释放阀体、用于将气态气体进行能量二次释放并实现释放装置内气体静态压力平衡的活塞阀体；以及，一端连通于所述活塞阀体的、另一端连通于所述储罐内胆进气口的、用于将气态气体进行能量再次释放并防止气态气体回流的止回阀体。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：

1、本实用新型中的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，通过在储罐内胆和储罐外壁之间设置低温盘管，利用气态气体本身的低温性质，减少外部环境与储罐内胆之间单层传热温差，从而降低传热效率，再通过能量释放装置对释放部分热能，降低气态气体的压力、温度，阻断了传热途径，减少了传向储罐内胆的热量，以降低气体蒸发率，进而整体提高了储罐的储存时间。

2、本实用新型中通过压力传感器、阀门及控制器根据低温盘管内的动态气压进行控制，当低温盘管内的气压高于压力传感器的设定值时，控制器控制低温盘管上部的阀门关闭，低温盘管形成密闭空间，该低温盘管形成了中间低温层，阻断热量的传入储罐内胆；当低温盘管内气体量释放殆尽时，控制器控制低温盘管上部阀门开启，再次引入储罐内胆中气化的气体，使低温盘管降温降压。有效解决现有技术中液态气体受热易气化、膨胀，在储罐内形成高压，威胁储罐安全的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中能量释放装置的结构示意图；

图3是本实用新型中能量释放装置的另一结构示意图。

附图标记说明：1、储罐内胆；2、储罐外壁；3、低温盘管；4、能量释放装置；5、压力传感器；6、阀门；7、真空层；11、初级保温层；21、二级保温层；01、集气室；41、释放阀体；42、活塞阀体；43、止回阀体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，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贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例涉及一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，如图1所示，包括：储罐内胆1；储罐外壁2；装配于储罐内胆1和储罐外壁2之间、并连通于储罐内胆1顶部的低温盘管3；以及，一端连通于低温盘管3出口的、另一端连通于储罐内胆1底部用于降低气态气体热量的能量释放装置4；设于低温盘管3上的压力传感器5及阀门6；以及，电连接于压力传感器5和阀门6的控制器，在压力传感器5的检测值低于设定值时，控制器控制阀门6打开，使气体充满在低温盘管3内，利用气态气体本身的低温性质，减少外部环境与储罐内胆1之间单层传热温差，从而降低传热效率，减少了传向储罐内胆1的热量，当压力传感器5的检测值高于设定值时，控制器控制阀门6关闭，低温盘管3形成密闭空间形成中间低温层，从而阻断热量的传入储罐内胆1，进而整体提高了储罐的储存时间。

其中储罐内胆1和储罐外壁2之间为真空层7，用于保护低温盘管3，并减少热传递，储罐内胆1外部设有初级保温层11，初级保温层11内填充有保温材料，并抽真空处理，用于阻断热量传递、保持储罐内胆1低温。储罐外壁2内部设有二级保温层21，二级保温层21为设有保温材料的真空腔，用于阻断热量传递、保持低温盘管3温度，真空层7设于初级保温层11和二级保温层21之间，在本实施例中，低温盘管3为厚壁高压低温管，用于为储罐提供低温环境，储罐内胆1由耐低温材料构成，用于储藏液态气体，储罐外壁2由保温材料及钢板组成，用于供二级保温层21形成，保护低温盘管3。

如图1所示，图1中左边为本实施例的剖面图，右边为结构示意图，低温盘管3呈螺纹状盘旋在储罐内胆1和储罐外壁2之间，储罐内胆1顶部设有集气室01，用于收集储罐内胆1中的气态气体，低温盘管3连通于集气室01，当低温盘管3中充满气态气体时，利用气态气体本身的低温性质，减少外部环境与储罐内胆1之间单层传热温差，从而降低传热效率，减少了传向储罐内胆1的热量，随着低温盘管3内压力和温度的上升，控制器控制阀门6关闭，以防止低温盘管3内的高温气体流动至储罐内胆1，同时低温盘管3形成密闭空间，该低温盘管3形成了中间低温层，阻断热量的传入储罐内胆1，再通过能量释放装置4释放部分热能，减少气态气体的压力，以降低气体蒸发率，阻断了传热途径，减少了传向储罐内胆1的热量。

如图1和图2所示，能量释放装置4包括：连通于低温盘管3出口的、用于供气态气体进入释放装置并将气态气体进行能量初步释放的释放阀体41；一端连通于释放阀体41、用于将气态气体进行能量二次释放并实现释放装置内气体静态压力平衡的活塞阀体42；以及，一端连通于活塞阀体42的、另一端连通于储罐内胆1进气口的、用于将气态气体进行能量再次释放并防止气态气体回流的止回阀体43。使得气态气体在克服弹簧做功的过程中，将气体的能(热)量转换为弹簧的势能，从而减少气态气体的压力，以降低气体蒸发率，进而延长液态气体的存储时间。

其中，如图2和图3所示，释放阀体41包括：释放阀本体：设于释放阀本体内且一端开设有气体进口的第一释放室；设于释放阀本体内的第一压缩室；一端滑动装配于第一压缩室的、另一端穿设于第一释放室的第一阀轴；设于第一阀轴一端的、用于抵接在气体进口的第一阀片；以及，设于第一压缩室内且抵接于第一阀轴的第一弹簧，在气体进口的压力小于第一弹簧的设定值时，第一弹簧驱动第一阀片抵接于气体进口，在气体进口的压力大于或等于第一弹簧的设定值时，第一阀片被气态气体推动，进而使得第一弹簧被压缩以使第一阀片远离气体进口，从而将气态气体释放于第一释放室内，同时，气态气体在推动第一阀片的过程中，需要克服第一弹簧的弹力做功，进而将气体的势能转换为弹簧的势能，因此使得气压为P0的气态气体进行能量释放为使压力降为P1。

如图2和图3所示，活塞阀体42包括：活塞阀本体；一端连接于第一释放室的气缸套筒；滑动装配于气缸套筒内的活塞；以及，沿活塞的滑动方向设于活塞阀本体内的第二压缩室；气缸套筒的径向开设有若干连通于止回阀体43的通气孔；第二压缩室内设有抵接于活塞的第二弹簧，在第一释放室内的压力小于第二弹簧的设定值时，第二弹簧驱动活塞关闭通气孔，在第一释放室内的压力大于或等于第二弹簧的设定值时，活塞被第一释放室内的气态气体推动，使得第二弹簧被压缩，当活塞被持续推动、移动距离“L”后，通气孔将被打开，此时第二弹簧的被压缩至最短，同时，气态气体在推动活塞运动的过程中，需要克服第二弹簧的弹力做功，进而将气体的势能进一步转换为弹簧的势能，因此使得气压为P1的气态气体进行能量释放使压力降为P2，再由通气孔进入止回阀体43。需要说明的是，如图2所示，活塞与气缸套之间设有间隙，该间隙用于在气体进口关闭时，第一释放室内的气态气体压力降低，活塞在弹簧作用下复位，在此过程中，第一释放室内的气态气体透过间隙经通气孔进入止回阀体43以实现释放装置内气体静态压力平衡。

如图2和图3所示，止回阀体43包括：止回阀本体；设于止回阀本体内且一端连接于通气孔、另一端设有气体出口的第三释放室；一端滑动装配于止回阀本体的、另一端穿设于第三释放室的第三阀轴；设于第三阀轴端部的、用于抵接在第三释放室接近所述通气孔一端的第三阀片；以及，抵接于止回阀本体侧壁和第三阀片之间的第三弹簧，在通气孔处的压力小于第三弹簧的设定值时，第三弹簧驱动第三阀片关闭第三释放室与通气孔的连接通道，在通气孔处的压力大于或等于第三弹簧的设定值时，第三阀片被通气孔处的气态气体推动，使得第三弹簧被压缩，气态气体进入第三释放室内，同时，气态气体在推动第三阀片运动的过程中，需要克服第三弹簧的弹力做功，进而将气体的势能再一步转换为弹簧的势能，因此使得气压为P2的气态气体进行能量释放使压力降为P3，再由第三释放室上的气体出口排至储罐内胆1中。

基于上述带低温盘管保护层的液态气体储罐，本实施例还涉及一种带低温盘管保护层的液态气体储罐的储液方法，该方法包括：

S1:装罐时，将低温盘管3上部的阀门6打开，储罐内气体充满此低温盘管3，装罐完成时保留气态气体在低温盘管3内，此时低温盘管3的温度与储罐内相同；

S2:在储运过程中，随着热量的传入，该低温盘管3内气体温度、压力逐渐升高，当高于压力传感器5的设定值时，控制器控制低温盘管3上部的阀门6关闭，低温盘管3形成密闭空间，由于该低温盘管3由厚壁高压管组成，因此能够承受气化气体的压力，该低温盘管3形成了中间低温层，阻断热量的传入储罐内胆1；

S3:热量进一步传入，低温盘管3内温度压力不断升高，当压力高于能量释放装置4的设定值时，低温盘管3底部能的量释放装置打开，高压气体经过此装置，压力温度均有所降低，然后再引入储罐内胆1底部与罐内液态气体混合，即遇冷液化；

S4:因低温盘管3内气体释放引入储罐内部，低温盘管3内压力、温度有所下降，可以进一步由外界热量进行加热，等待下一次释放；

S5:当低温盘管3内气体量释放殆尽时，控制器控制低温盘管3上部阀门6开启，引入储罐内胆1中气化的气体，使低温盘管3降温降压；

S6:重复S1-S5的过程，传入的热量被适量地释放，可有效地减少传入储罐内胆1的热量。

本实用新型的工作原理大致如下述：通过在储罐内胆1和储罐外壁2之间设置低温盘管3，利用气态气体本身的低温性质，减少外部环境与储罐内胆1之间单层传热温差，从而降低传热效率，再通过能量释放装置4对释放部分热能，减少气态气体的压力，以降低气体蒸发率，阻断了传热途径，减少了传向储罐内胆1的热量，进而整体提高了储罐的储存时间。通过压力传感器5、阀门6及控制器根据低温盘管3内的动态气压进行控制，当低温盘管3内的气压高于压力传感器5的设定值时，控制器控制低温盘管3上部的阀门6关闭，低温盘管3形成密闭空间，该低温盘管3形成了中间低温层，阻断热量的传入储罐内胆1；当低温盘管3内气体量释放殆尽时，控制器控制低温盘管3上部阀门6开启，再次引入储罐内胆1中气化的气体，使低温盘管3降温降压。有效解决现有技术中液态气体受热易气化、膨胀，在储罐内形成高压，威胁储罐安全的问题。

以上，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，包括：储罐内胆(1)；

储罐外壁(2)；

装配于所述储罐内胆(1)和所述储罐外壁(2)之间、并连通于所述储罐内胆(1)顶部的低温盘管(3)；以及，

一端连通于所述低温盘管(3)出口的、另一端连通于所述储罐内胆(1)底部的、用于降低气态气体热量的能量释放装置(4)；

设于所述低温盘管(3)上的压力传感器(5)及阀门(6)；以及，

电连接于所述压力传感器(5)和所述阀门(6)的、在所述压力传感器(5)的检测值高于设定值时控制所述阀门(6)关闭、在所述压力传感器(5)的检测值低于设定值时控制所述阀门(6)打开的控制器；

所述储罐内胆(1)和所述储罐外壁(2)之间为真空层(7)。

2.根据权利要求1所述的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，所述储罐内胆(1)外部设有用于阻断热量传递、保持所述储罐内胆(1)低温的初级保温层(11)；

所述初级保温层(11)内填充有保温材料，并抽真空处理。

3.根据权利要求1所述的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，所述储罐外壁(2)内部设有用于阻断热量传递、保持所述低温盘管(3)温度的二级保温层(21)，所述二级保温层(21)为设有保温材料的真空腔。

4.根据权利要求1所述的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，所述储罐内胆(1)上方设有集气室(01)。

5.根据权利要求1所述的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，所述低温盘管(3)为厚壁高压低温管。

6.根据权利要求1所述的一种带低温盘管保护层的液态气体储罐，其特征在于，所述能量释放装置(4)包括：连通于所述低温盘管(3)出口的、用于供气态气体进入释放装置并将气态气体进行能量初步释放的释放阀体(41)；

一端连通于所述释放阀体(41)、用于将气态气体进行能量二次释放并实现释放装置内气体静态压力平衡的活塞阀体(42)；以及，

一端连通于所述活塞阀体(42)的、另一端连通于所述储罐内胆(1)进气口的、用于将气态气体进行能量再次释放并防止气态气体回流的止回阀体(43)。

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