一种立式薄膜型低温常压液氢储罐的制作方法

1.本发明涉及一种立式薄膜型低温常压液氢储罐。


背景技术：

2.液氢是由氢气经过降温而得到的液体，是一种无色、无味的高能低温液体燃料。一个大气压下的正常氢沸点为20.37 k（-252.78℃），凝固点为13.96 k（-259.19℃），密度为 70.85 kg/m
³
。
3.相比气态，液态氢体积大幅减小，是一种良好的储存状态，目前储氢罐多为小型高压储罐，建造成本低、适合运输和氢燃料汽车，但也存在压力高、安全性差、蒸发率高的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，能够对氢气进行储存，并具有良好的保冷效果。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，包括外罐、内罐、绝热吊顶及绝热层；外罐，所述外罐包括由混凝土浇注为一体的混凝土穹顶、外罐主体及承台，所述承台底部设有桩基；内罐，所述内罐包括内罐主体和钢穹顶，所述钢穹顶封盖于所述内罐主体的上开口，所述钢穹顶下悬挂有绝热吊顶；所述外罐和所述内罐之间设有绝热层。
6.进一步地，所述绝热层包括底部绝热层和环形空间绝热层，所述底部绝热层设于所述内罐主体的底部和所述外罐之间，所述环形空间绝热层设于所述内罐主体的侧面和所述外罐之间。
7.进一步地，所述内罐主体有若干片波纹褶皱的板块组成，具有良好的密封性。
8.进一步地，所述绝热吊顶通过吊杆吊装于所述钢穹顶的下方，所述钢穹顶和所述绝热吊顶之间设有保冷材料。
9.进一步地，还包括监控系统，所述监控系统设于环形空间绝热层内，所述监控系统包括气体探测系统、温度控制系统和泄压阀。
10.进一步地，所述钢穹顶包括钢衬里，所述钢衬里上侧设有栓钉，所述钢衬里下侧设有梁格，所述栓钉与所述混凝土穹顶上的预埋件固定，所述梁格上吊装绝热吊顶。
11.进一步地，所述环形空间绝热层与所述内罐主体的外壁之间设有热角保护系统。
12.本发明的技术效果为：本发明包括外罐、内罐、绝热吊顶及绝热层，外罐，外罐包括由混凝土浇注为一体的混凝土穹顶、外罐主体及承台，承台底部设有桩基，内罐包括内罐主体和钢穹顶，钢穹顶封盖与内罐主体的上开口，钢穹顶下悬挂有绝热吊顶，外罐和内罐之间设有绝热层，本发明能够在低温常压适合大规模储存液氢，从而可作为大规模液氢接收站、
中转站中的液氢储罐，满足液氢消耗量大但是产氢较少地区的氢能利用需要。
13.本发明涉及的液氢储罐具有储存压力低、保冷效果好、安全性高等优点，单位体积液氢的储罐建设和运营成本、占地面积、消耗能源将低于目前常用的几百立方米小型储氢罐，更符合低碳、绿色发展的要求。
附图说明
14.图1为本发明立式薄膜型低温常压液氢储罐的中心对称剖面结构示意图。
15.附图标记：1-桩基；2-承台；3-外罐主体；4-混凝土穹顶；5-内罐主体；6-环形空间绝热层；7-底部绝热层；8-绝热吊顶；9-钢穹顶。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
17.实施例，如图1所示，本发明公开了一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，每一步的具体实施如下：一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，包括外罐、内罐、绝热吊顶8及绝热层。
18.外罐包括由混凝土浇注为一体的混凝土穹顶4、外罐主体3及承台2，承台2底部设有桩基1。根据地质条件选择基础形式为高桩承台2基础或承台2加电伴热形式，承台2、外罐主体3和穹顶均为现浇钢筋混凝土结构，外罐主体3设置有预应力筋从而控制裂缝，设计时应考虑各类永久荷载、可变荷载和偶然荷载作用及其组合工况，施工中应采取合理的大体积混凝土施工控制措施从而控制裂缝。外罐的外表面可以是多边形或者圆柱形，内部安装衬里板，防止液态和气态水进入环形空间。
19.内罐包括内罐主体5和钢穹顶9，钢穹顶9封盖于内罐主体5的上开口，钢穹顶9下悬挂有绝热吊顶8。内罐主体5为薄膜内罐，为盛装液氢的主容器，不具备结构功能但满足密封功能，由若干片相互正交的波纹褶皱组成的板块组成。这种双向褶皱式设置可以满足薄膜内罐在温度作用下两个方向上自由收缩或者膨胀。波纹褶皱板块焊接于嵌固在绝热层的板带上，波纹褶皱板块和板带之间采用搭接焊形式连接在一起，最终形成一个主容器。
20.外罐和所述内罐之间设有绝热层。绝热层包括底部绝热层7和环形空间绝热层6，底部绝热层7设于内罐主体5的底部和外罐之间，环形空间绝热层6设于内罐主体5的侧面和外罐之间。位于内罐主体5下方的底部绝热层7具有一定的竖向承载能力，环形空间绝热层6能够传递液压力到外罐，外罐主体3的内侧面一定高度上设置热角保护系统，均采用导热系数低的材料，主要作用为控制蒸发率、减小外罐的温度梯度，尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰，同时将存储的液氢压力传递至混凝土外罐，绝热层的厚度由蒸发率确定。
21.钢穹顶9包括钢衬里，钢衬里和内罐主体5密封，钢衬里上侧设有栓钉，钢衬里下侧设有梁格，栓钉与混凝土穹顶4上的预埋件固定，梁格上通过吊杆吊装绝热吊顶8，绝热吊顶8通过吊杆连接吊装于钢穹顶9的下方，钢穹顶9和绝热吊顶8之间设有保冷材料，绝热吊顶8与内罐主体5之间为密封。钢穹顶9在地面上预制完成，然后以吊装或者顶升的方式安装到混凝土穹顶，与混凝土穹顶4上的预埋件进行焊接，焊接完成后应能承受穹顶浇筑重量，钢衬里可作为穹顶浇筑的底模，同时也起到保证储罐气密性的作用。
22.在另一个实施例中，作为与上述实施例的唯一区别在于，本发明还包括监控系统，设于环形空间绝热层6内，监控系统包括气体探测系统、温度控制系统和泄压阀。环形绝热空间长期保持在氮气环境下，监控系统包括气体探测系统、温度控制系统和泄压阀，通过气体分析、温度监控和压强控制保持对绝热空间的长期监控。在探测到氢气时将启动氮气吹扫，从而降低和控制绝热空间里氢气的浓度。探测到低温点位时将上报位置。监控到绝热空间压力过大时，泄压阀将开启并向大气排放，从而控制绝热空间的压力。
23.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。


技术特征：
1.一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：包括外罐、内罐、绝热吊顶及绝热层；外罐，所述外罐包括由混凝土浇注为一体的混凝土穹顶、外罐主体及承台，所述承台底部设有桩基；内罐，所述内罐包括内罐主体和钢穹顶，所述钢穹顶封盖于所述内罐主体的上开口，所述钢穹顶下悬挂有绝热吊顶；所述外罐和所述内罐之间设有绝热层。2.根据权利要求1所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：所述绝热层包括底部绝热层和环形空间绝热层，所述底部绝热层设于所述内罐主体的底部和所述外罐之间，所述环形空间绝热层设于所述内罐主体的侧面和所述外罐之间。3.根据权利要求1所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：所述内罐主体有若干片波纹褶皱的板块组成，具有良好的密封性。4.根据权利要求1所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：所述绝热吊顶通过吊杆吊装于所述钢穹顶的下方，所述钢穹顶和所述绝热吊顶之间设有保冷材料。5.根据权利要求2所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：还包括监控系统，所述监控系统设于环形空间绝热层内，所述监控系统包括气体探测系统、温度控制系统和泄压阀。6.根据权利要求1所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：所述钢穹顶包括钢衬里，所述钢衬里上侧设有栓钉，所述钢衬里下侧设有梁格，所述栓钉与所述混凝土穹顶上的预埋件固定，所述梁格上吊装绝热吊顶。7.根据权利要求2所述的立式薄膜型低温常压液氢储罐，其特征在于：所述环形空间绝热层与所述内罐主体的外壁之间设有热角保护系统。

技术总结
本发明公开了一种立式薄膜型低温常压液氢储罐，包括外罐、内罐、绝热吊顶及绝热层，所述外罐包括由混凝土浇注为一体的混凝土穹顶、外罐主体及承台，所述承台底部设有桩基，所述内罐包括内罐主体和钢穹顶，所述钢穹顶封盖于所述内罐主体的上开口，所述钢穹顶下悬挂有绝热吊顶，所述外罐和所述内罐之间设有绝热层。本发明公开的液氢储罐储容量大、储存压力低、保冷效果好、安全性高。安全性高。安全性高。


技术研发人员：苏娟 郭冠群 郭鹰 叶忠志 姜永胜 李俊 余伟明 易吉梅 陈程 苏龙龙 佟姝茜 郭琳 张喜兰
受保护的技术使用者：海洋石油工程股份有限公司
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2022/4/5