专利名称：双层真空钎焊车用液化天然气储液罐的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天然气储存设备，具体涉及一种车用液化天然气储液罐。
背景技术：
随着当今汽车工业的迅猛发展，人类目前所面临着能源短缺、环境恶化的灾难。以 汽、柴油为动力的机动车尾气污染已成为我国各大中城市空气污染的主要污染源，严重威 胁着城市人民的生活环境。用天然气或煤层气(CH4)替代汽油和柴油作为燃料为机动车辆 提供动力，可以大幅度降低尾气污染物的排放量，是解决城市大气污染的有效措施。液化天然气(LNG)是天然气的一种特殊存在状态，是将天然气净化后通过冷却而 成的低温液体，主要成分为甲烷，在大气压力下，LNG的沸腾温度约为-162°C。较低的沸腾 温度要求液化天然气在生产过程中要进行脱水、脱烃、脱硫、脱CO2等净化处理，因此，与压 缩天然气相比，液化天然气用作汽车燃料时更洁净、更环保。国内部分使用LNG公交车的城 市近几年的运行数据显示LNG公交车较同档次柴油车节省能源23 33%。据文献介绍， CO减少98%，HC减少70%，NO减少39%，CO2减少24%，SO2减少90%。同时由于甲烷的 辛烷值高达120以上，抗爆性能提高，并有效地降低了发动机噪音。由于天然气价格一般在3. 2元/m3，而93#汽油价格在6. 46元/升，且一个立方的 天然气，其热值相当于1.13升93#汽油，因此价格比为1 2.28。以新疆某矿区使用情况 举例，该矿区款式运输车油耗45升/100公里，每车每天700公里，耗油315升，费用2034. 9 元。改用天然气后，同样的里程，耗油天然气278. 76立方，费用892. 04元，每天可以节约 1142. 86元，按照年工作300天计算，可以节约342859. 39元，几乎等同于一辆车的价格。液 化天然气的价格，比天然气价格略低，为天然气价格的97%，几乎相等。因此使用液化天然 气，同样可以节省大量运行成本。天然气在车用上，主要有两种形式，液化天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)。目前 使用较多的是压缩天然气。但是，由于压缩天然气的密度，主要依靠气体的加压压缩来提 高，一般有25Mpa，20Mpa, 16Mpa,即使是25Mpa的气罐，一般也仅能供汽车行驶130-150公 里。而液化天然气气化后体积为625倍，与2.5Mpa天然气比，是其2.5倍。加注同样容积 的液化天然气，可以行驶350-450公里。因此，液化天然气汽车，将得到长足的发展。而且，液化天然气的储存压力一般在0. 05-0. 5Mpa,而压缩天然气则要25Mpa，因 此，液化天然气储存更加安全。罐体的重量也要比压缩天然气减少一半以上。液化天然气 与压缩天然气，具有相同的物理和化学性质，比重仅为空气的1/5，燃烧当LNG泄漏时，会迅 速蒸发，并向上飘散，而不是像汽油或柴油那样向下聚集。此外LNG蒸汽在空气中的浓度要 达到5%以上才会燃烧，二不像柴油或汽油只要达到1. 4%，甚至0. 6%以上就会燃烧。加 之，LNG的起燃温度要到540°C，远高于柴油或汽油的220-225°C。因此，专家们认为，只要 了解了 LNG的性质，并按照一定的安全规程去操作，它在使用时的安全性，比柴油或汽油还 要小。只要不是密闭空间，天然气是不会爆炸的。从爆炸能量来分析，对于1个60L，盛装压 力为25MPa的CNG气瓶，其产生的物理爆炸的能量为E 3. 085MJ ；2. 5个60L的CNG气瓶的
3物理爆炸能量为7. 713MJ。如LNG气瓶的有效容积60L，即，25. 56kg，安全装置设定的最高 压力P — 0. 9MPa (绝压)，环境压力Po — 0. IMPa0物理爆炸能量为1. 304MJ。可以看出，即 使发生爆炸，LNG也要比CNG爆炸能量小很多，也就意味着，其损失会小很多。综上所述，更为节能环保，使用安全性能更高的液化天然气汽车，有着运行价格和 行驶里程等多方面优势，在越来越注重环保和安全的当今社会，具有非常广阔的发展前景。 世界上已经有相当数量的LNG汽车在运行，其中，美国占一半左右。日本是世界LNG最大进 口国，LNG汽车发展非常迅速。近几年，我国也在引进LNG的基础上进一步完善了 LNG汽车 技术。目前，在我国湛江、贵州、杭州、长沙、内蒙古鄂尔多斯等地已有不少LNG公交车和出 租车在行驶。我国机动车动力燃料结构正在发生巨大而深刻的变化，向更加绿色、更加环保 的方向迈进。今后若干年内，LNG汽车的迅速发展将是一个必然的趋势。而与之配套的车 用液化天然气储液罐，是液化天然气汽车必不可少的重要部件。据资料介绍，进口液化天然气罐，储量300升的价格一般在6万元，国内同样的产 品，价格也要3. 25万元，其主要的LNG汽车燃料系统主要由LNG燃料罐、连接管路、汽化装 置、减压装置、安全装置及控制系统等组成，LNG燃料罐是LNG车载燃料系统的核心部件，其 作用是储存并供给燃料。当液化天然气汽车工作时，燃料罐中的液态天然气在自身压力的 作用下，从液体排出管路中流出LNG燃料罐，经燃料切断阀和过流阀进入汽化器内被加热 汽化，供汽车使用。车用液化天然气储罐是一种低温绝热压力容器，现有储液罐为真空夹套结构，其 结构如附图1所示包括加液管路1、内罐体2、缠绕式保温层3、抽真空空间4和外罐体5， 内罐体用来储存低温液化天然气，在其外壁缠有多层绝热材料，具有超强的隔热性能，同时 夹套(内外罐体之间的空间)被抽成高真空，共同形成良好的绝热系统。由此可见，现有液化天然气储液罐存在的技术难题是如何保证储液罐的真空度。 但是，由于现有储液罐的结构是多层缠绕的绝热材料，再抽真空的方法。其多层绝热材料是 一种由铝和玻璃纤维，或铝和其他高分子材料共同组成的箔状复合材料，在真空环境里，其 中的有机成分会逐步释放，因而使得真空环境不断破坏，绝热性能不断下降，天然气的蒸发 量不断上升，经济性下降，安全隐患加重。虽然设计时，可使用吸附材料，但也只是起到减缓 气体释放的作用，不能彻底解决上述问题。LNG汽车系统维护难度最大、周期最长的是储罐真空度维护。储罐真空度维护分为 两种方法，其一是把储罐从车上拆下送往钢瓶生产厂家进行真空维护，此方法能使储罐达 到较高的真空度，但劳动强度大、周期长，需要拆装和运输储罐，维护一次储罐真空至少需 要30天时间，影响用户车辆使用，实际操作起来显然不是最快捷、经济的方法。北京LNG科 技示范站一直致力于储罐现场真空度维护装置的研究和开发，现在已经成功研发出一套现 场抽真空装置，该装置不需要把车用液化气瓶从车辆本体上拆下，维护一次储罐真空也需 要7天时间。
发明内容本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种双层真空钎焊车用液化 天然气储液罐。本实用新型采用的技术方案是一种双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，包括加液管路、内罐体、反辐射屏、真空外壳、双层真空空间和外罐体，所述外罐体内设有内罐 体，所述加液管路穿过外罐体伸入到内罐体内，所述外罐体与内罐体之间设有真空外壳，真 空外壳与内罐体之间设有反辐射屏，并使得该真空外壳与内罐体之间形成双层真空空间。作为优选，所述真空外壳的材料为表面经过磨光处理的奥氏体不锈钢。作为优选，所述真空外壳与外罐体之间设有绝热泡沫填充层。使用真空钎焊结构的储液罐，在真空钎焊过程中，真空度可以达到1 X IO-3Pa,钎焊 温度达到iioo°c以上，由于高温高真空，可将金属材料表面残存的水分、油污得到分解，通 过真空系统排出；易分解的金属氧化物在高温真空环境里，也会被还原为基体金属。当温度 降低到低温使用环境下，其真空度不仅不会降低，还会进一步提高。在真空环境里，热传导仅以辐射的方式进行。我们使用的材料是奥氏体不锈钢，表 面采用磨光处理，其辐射黑度仅为0. 074，具有很强的反射效果，因此可以极大地降低辐射 换热，从而达到绝热的效果。在真空罐体内，设计增加了反辐射屏，采用真空蒸镀工艺，可以 进一步降低辐射换热到1/8以下。为了进一步提高罐体的绝热效果，在内罐体和外罐体之间，我们又设计了一层泡 沫填充层，采用了阻燃泡沫材料，既可以提高绝热效果，还可以减少外壳表面与环境的温 差，防止操作过程中对人体的伤害。泡沫材料还可以起到缓冲隔振的效果，保护内罐体在车 辆发生撞击时的安全。阻燃泡沫材料，在万一发生燃烧的情况下，会形成具有焦炭皮结构的 发泡阻隔层，从而阻隔继续燃烧。本实用新型的有益效果采用双层真空钎焊的车用液化天然气储液罐，与原有罐 体相比，其日天然气蒸发量，由原来的<2%，可提高到< 的水平。也就是说，可以延长 储存天数一倍，或者，减少日蒸发量一半。而且，其最大的益处是，该罐体可以保证保持真空 度不变，长期使用，绝热效果不变，不需要每两年一次的真空维护，同时，安全性能也比原有 罐体更高。
图1为现有车用液化天然气储液罐结构示意图；图2为本实用新型的储液罐结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明如图2所示一种双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，包括加液管路1、内罐体 2、反辐射屏6、真空外壳7、双层真空空间8和外罐体5，所述外罐体5内设有内罐体2，所述 加液管路1穿过外罐体5伸入到内罐体2内，所述外罐体5与内罐体2之间设有真空外壳 7，真空外壳7与内罐体2之间设有反辐射屏6，并使得该真空外壳7与内罐体2之间形成双 层真空空间8。所述真空外壳7的材料为表面经过磨光处理的奥氏体不锈钢。所述真空外壳7与 外罐体5之间设有绝热泡沫填充层9。
权利要求一种双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，其特征在于包括加液管路(1)、内罐体(2)、反辐射屏(6)、真空外壳(7)、双层真空空间(8)和外罐体(5)，所述外罐体(5)内设有内罐体(2)，所述加液管路(1)穿过外罐体(5)伸入到内罐体(2)内，所述外罐体(5)与内罐体(2)之间设有真空外壳(7)，真空外壳(7)与内罐体(2)之间设有反辐射屏(6)，并使得该真空外壳(7)与内罐体(2)之间形成双层真空空间(8)。
2.根据权利要求1所述的双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，其特征在于所述真 空外壳(7)的材料为表面经过磨光处理的奥氏体不锈钢。
3.根据权利要求1所述的双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，其特征在于所述真 空外壳(7)与外罐体(5)之间设有绝热泡沫填充层(9)。
专利摘要本实用新型公开了一种双层真空钎焊车用液化天然气储液罐，包括加液管路、内罐体、反辐射屏、真空外壳、双层真空空间和外罐体，所述外罐体内设有内罐体，所述加液管路穿过外罐体伸入到内罐体内，所述外罐体与内罐体之间设有真空外壳，真空外壳与内罐体之间设有反辐射屏，并使得该真空外壳与内罐体之间形成双层真空空间。本实用新型可以保证保持真空度不变，长期使用，绝热效果不变，不需要每两年一次的真空维护，同时，安全性能也比原有罐体更高。
文档编号F17C3/08GK201753831SQ20102026968
公开日2011年3月2日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者吴一鹏 申请人:高邮市荣清机械电子有限公司