用于液氢储存的常压储罐的制作方法

本发明属于常压储罐领域，具体涉及一种用于液氢储存的常压储罐。

背景技术：

1、氢能作为高效的清洁能源之一，越来越受到青睐。作为氢能产业链的最关键技术之一，如何有效的进行储存是工程技术人员的当务之急。氢能可供选择的储存方式有四种，即气态储存、液态储存、金属氢化物储存和微球储存，其中液态储存由于具有单位体积能量密度高、重量轻等优点，成为最有前途的存储方式。

2、目前，国内外的液氢储存技术大多采用带压储存，储罐形式有真空储罐和双层球罐两种，但带压储存方式的容积受限，已建成和在建的最大容积储罐为4732m3的双层球罐，建设地为美国肯尼迪航天中心。如需进行大规模储存，须发展低温常压储存技术。

3、cn202210451556.7披露了一种用于液氢储存的常压储罐，包括外罐、金属内罐、薄膜内罐、冷屏层、罐顶保温棉、罐底泡沫玻璃砖、环隙空间珍珠岩层、弹性毡层、混凝土承重台、进氢管道、排氢管道、安全放空管道、液氢潜液泵、泵塔结构和铝合金吊顶，其冷屏层环绕在金属内罐的周围，冷屏层由不锈钢管、铝合金管的一种材料制作而成，管道内流通液氮、液化天然气的一种低温介质，通过冷屏带走外界输入的热量，减少液氢的蒸发。但前述公开专利的冷屏介质(液氮、液化天然气)需要从外部引入，需另设冷源，提高了储罐的运行成本。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种用于液氢储存的常压储罐。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：用于液氢储存的常压储罐，包括由金属制成的用于盛装低温液氢介质的内罐、位于内罐外的由金属制成的外罐、位于内罐和外罐之间的夹层中的起绝热作用的绝热夹层、以及设在绝热夹层中的冷屏；冷屏包括采用金属材料制成的盘绕在绝热夹层中的冷屏盘管，冷屏盘管的入口端与内罐顶部气相空间的蒸发气出气口相连，冷屏盘管的出口端穿过外罐延伸至外罐外与蒸发气回收装置相连。

3、上述技术方案，液氢低温蒸发气由内罐顶部气相空间蒸发气出气口接入冷屏盘管，流经拱顶夹层、筒体夹层、底部夹层后由外罐接入到蒸发气回收装置，形成完整的闭式冷屏；进入冷屏的冷屏介质为内罐内的液氢蒸发气，无需引入外部冷源，即可解决液氢低温常压储存技术日蒸发率偏高的缺点，降低该常压储罐的运行成本。

4、在本发明的一种优选实施方式中，内罐包括位于底部的内底板、与内底板周向固接的环形的内筒体、以及与内筒体上端周向固接的位于顶部的内拱顶；和/或外罐包括位于底部的外底板、与外底板周向固接的环形的外筒体、以及与外筒体上端周向固接的位于顶部的外拱顶；和/或内罐采用奥氏体不锈钢材料制成，外罐采用非合金钢或低合金钢或奥氏体不锈钢材料制成，冷屏盘管采用不锈钢无缝钢管弯制而成。

5、在本发明的一种优选实施方式中，内拱顶采用带肋或加强梁的拱顶结构，内拱顶的顶板与顶板、承压环与承压环、以及顶板与承压环之间焊缝采用对焊连接，内拱顶的肋板或加强梁与顶板采用角焊连接；和/或内筒体采用壁厚从下往上依次增大的不等厚的结构，内筒体的内壁上设有内筒体加强筋；和/或内底板采用环形边缘板和中幅板组合的承压结构，所有焊缝采用对焊连接。

6、在本发明的一种优选实施方式中，外拱顶采用带肋或加强梁拱顶结构，外拱顶的顶板与顶板之间采用搭焊连接，外拱顶的顶板与肋板或加强梁之间采用角焊连接；和/或外筒体采用壁厚从下往上依次增大的不等厚的结构，外筒体的内壁上设有外筒体加强筋；和/或外底板采用环形边缘板和中幅板组合的承压结构，边缘板与边缘板焊缝采用对焊连接，中幅板之间及中幅板与边缘板之间焊缝采用搭焊连接。

7、在本发明的一种优选实施方式中，外罐固定安装于高架承台上，内筒体的外壁上周向间隔的固接有多套内锚带，内锚带的下端穿过绝热夹层底部和外罐底部与高架承台锚固连接；和/或外筒体的外壁上周向间隔的固接有多套外锚带，外锚带的下端与高架承台锚固连接。

8、在本发明的一种优选实施方式中，绝热夹层包括固设在内罐顶部和外罐顶部之间的顶部绝热夹层、固设在内罐筒体和外罐筒体之间的筒体绝热夹层、以及固设在内罐底部和外罐底部之间的底部绝热夹层；和/或内罐和外罐之间的夹层中充注有微正压干燥氦气。

9、在本发明的另一种优选实施方式中，顶部绝热夹层的充填材料为珍珠岩，筒体绝热夹层为珍珠岩及弹性毡的组合结构，底部绝热夹层采用轻型泡沫玻璃或高密度聚氨酯或聚氯乙烯作为绝热材料，在内筒体的下部固设有珍珠岩混凝土块制成的抗压圈梁。

10、在本发明的另一种优选实施方式中，冷屏盘管包括固设在内罐顶部和外罐顶部之间的绝热夹层中的顶部夹层盘管、固设在内罐筒体和外罐筒体之间的绝热夹层中的筒体夹层盘管、以及固设在内罐底部和外罐底部之间的绝热夹层中的底部夹层盘管，顶部夹层盘管的入口端与内罐顶部气相空间的蒸发气出气口相连，顶部夹层盘管的出口端与筒体夹层盘管的入口端相连，筒体夹层盘管的出口端与底部夹层盘管的入口端相连，底部夹层盘管的出口端穿过外罐延伸至外罐外与蒸发气回收装置相连。

11、在本发明的另一种优选实施方式中，顶部夹层盘管通过与内罐顶部固接的支架支撑在内罐拱顶上方，筒体夹层盘管通过与外罐筒体固接的支架支撑在外罐筒体内侧，底部夹层盘管铺设在内罐底部和外罐底部之间的绝热夹层中。

12、在本发明的另一种优选实施方式中，冷屏包括沿周向分布的多根冷屏盘管，每根冷屏盘管为一个独立的冷屏分单元，内罐顶部气相空间设有与多根冷屏盘管的入口端一一对应的多个蒸发气出气口。

13、相比现有技术，本发明较优的技术方案具体如下有益效果：

14、1)本发明充分利用储罐低温蒸发气作为冷屏介质，在保证顺利回收蒸发气的同时，充分利用其冷源，无需引入外部冷源，从而提升储罐蒸发率指标，降低储罐运行成本。

15、2)本发明的内罐和外罐均采用金属制成，且采用双拱顶结构单容罐、双容罐、全容罐低温常压储存技术，能够满足大型化储存的要求。

16、3)本发明内罐的拱顶板及底板所有焊缝均采用对焊连接，从而提高内罐乃至整个储罐系统的可靠性。

17、4)本发明为常压储罐，液氢蒸发气压力较低，将冷屏设置为周向分布的多个独立的冷屏分单元，以降低蒸发气管路管阻，确保蒸发气顺利进入蒸发气回收装置。

18、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，包括由金属制成的用于盛装低温液氢介质的内罐、位于内罐外的由金属制成的外罐、位于内罐和外罐之间的夹层中的起绝热作用的绝热夹层、以及设在所述绝热夹层中的冷屏；

2.根据权利要求1所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述内罐包括位于底部的内底板、与内底板周向固接的环形的内筒体、以及与内筒体上端周向固接的位于顶部的内拱顶；

3.根据权利要求2所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述内拱顶采用带肋或加强梁的拱顶结构，内拱顶的顶板与顶板、承压环与承压环、以及顶板与承压环之间焊缝采用对焊连接，内拱顶的肋板或加强梁与顶板采用角焊连接；

4.根据权利要求2所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述外拱顶采用带肋或加强梁的拱顶结构，外拱顶的顶板与顶板之间采用搭焊连接，外拱顶的顶板与肋板或加强梁之间采用角焊连接；

5.根据权利要求2所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述外罐固定安装于高架承台上，所述内筒体的外壁上周向间隔的固接有多套内锚带，所述内锚带的下端穿过绝热夹层底部和外罐底部与高架承台锚固连接；

6.根据权利要求1所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述绝热夹层包括固设在内罐顶部和外罐顶部之间的顶部绝热夹层、固设在内罐筒体和外罐筒体之间的筒体绝热夹层、以及固设在内罐底部和外罐底部之间的底部绝热夹层；

7.根据权利要求6所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述顶部绝热夹层的充填材料为珍珠岩，所述筒体绝热夹层为珍珠岩及弹性毡的组合结构，所述底部绝热夹层采用轻型泡沫玻璃或高密度聚氨酯或聚氯乙烯作为绝热材料，在内筒体的下部固设有珍珠岩混凝土块制成的抗压圈梁。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述冷屏盘管包括固设在内罐顶部和外罐顶部之间的绝热夹层中的顶部夹层盘管、固设在内罐筒体和外罐筒体之间的绝热夹层中的筒体夹层盘管、以及固设在内罐底部和外罐底部之间的绝热夹层中的底部夹层盘管，所述顶部夹层盘管的入口端与内罐顶部气相空间的蒸发气出气口相连，所述顶部夹层盘管的出口端与筒体夹层盘管的入口端相连，所述筒体夹层盘管的出口端与底部夹层盘管的入口端相连，底部夹层盘管的出口端穿过外罐延伸至外罐外与蒸发气回收装置相连。

9.根据权利要求8所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述顶部夹层盘管通过与内罐顶部固接的支架支撑在内罐拱顶上方，所述筒体夹层盘管通过与外罐筒体固接的支架支撑在外罐筒体内侧，所述底部夹层盘管铺设在内罐底部和外罐底部之间的绝热夹层中。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的用于液氢储存的常压储罐，其特征在于，所述冷屏包括沿周向分布的多根冷屏盘管，每根冷屏盘管为一个独立的冷屏分单元，内罐顶部气相空间设有与多根冷屏盘管的入口端一一对应的多个蒸发气出气口。

技术总结
本发明提出了一种用于液氢储存的常压储罐，包括由金属制成的用于盛装低温液氢介质的内罐、位于内罐外的由金属制成的外罐、位于内罐和外罐之间的夹层中的起绝热作用的绝热夹层、以及设在绝热夹层中的冷屏；冷屏包括采用金属材料制成的盘绕在绝热夹层中的冷屏盘管，冷屏盘管的入口端与内罐顶部气相空间的蒸发气出气口相连，冷屏盘管的出口端穿过外罐延伸至外罐外与蒸发气回收装置相连。本发明进入冷屏的冷屏介质为内罐内的液氢蒸发气，无需引入外部冷源，即可解决液氢低温常压储存技术日蒸发率高的缺点，降低该常压储罐的运行成本。

技术研发人员：王荣华,廖昆,廖小军
受保护的技术使用者：重庆耐德能源装备集成有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5