低温储罐的制作方法

1.本实用新型涉及低温压力容器领域，特别涉及一种低温储罐。


背景技术：

2.随着全球范围内能源危机的冲击和环境保护与经济持续发展的要求，天然气燃料被公认为目前阶段替代化石燃料的最佳选择。然而液化天然气由于储存温度极低，在储存、运输及应用的过程中对储存天然气的设备提出了很高的耐低温要求。
3.低温储罐是指用来储存和运输低温介质的储运设备，一般包括外罐和内罐。天然气由于储存温度极低，因此，对内罐和外罐提出了很高的耐低温要求。目前，制造外罐和内罐的材料均采用cr-ni奥氏体不锈钢或9ni钢，但上述材料的价格较高，使得低温储罐的成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种成本较低的低温储罐，以解决现有技术中的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种低温储罐，特征在于，包括用于储存低温介质的内罐、包裹于所述内罐外周的外罐以及设置于所述内罐与所述外罐之间的绝热层；
6.所述内罐的材质为奥氏体高锰钢；所述外罐的材质为cr-ni奥氏体不锈钢或9ni钢。
7.在其中一实施方式中，所述奥氏体高锰钢以重量百分比计包括以下组分：c 0.35～0.55％、si 0.10～0.50％、mn 22.50～25.50％、cr 3.00～4.00％和cu0.30％～0.70％，其余为fe和杂质。
8.在其中一实施方式中，所述低温储罐还包括溢流系统；所述溢流系统包括：
9.溢流管，与所述内罐连通；所述溢流管的其中一端伸入所述内罐内，并位于所述内罐的额定充装高度处；
10.溢流桶，与所述溢流管的另一端连接，以接收所述内罐内溢流出的低温液体。
11.在其中一实施方式中，所述溢流系统还包括设置于所述溢流桶内的液体检测设备，以检测是否有低温液体溢流至所述溢流桶内；
12.所述液体检测设备与所述低温储罐的加注系统电连接，并在所述液体检测设备检测到低温液体后，将该信号发送至所述加注系统，以使所述加注系统停止加注。
13.在其中一实施方式中，所述溢流桶上还设有出气口，所述出气口与所述低温储罐的加注系统连通，以将所述溢流桶内的气体回收至所述加注系统。
14.在其中一实施方式中，所述低温储罐的供应系统包括：
15.液相管路，与所述内罐的液相空间相连通，以将所述内罐内的液体向外供应；
16.供应管路，其一端连接所述液相管路；
17.换热器，与所述供应管路相对于所述液相管路的一端连接；所述换热器用于接收所述液相管路所输送的低温介质并对所述低温介质加热后向外供应气态燃料；
18.回气管路，其一端与所述内罐的气相空间相连通，另一端同时连接所述液相管路和所述供应管路。
19.在其中一实施方式中，所述液相管路、所述供应管路和所述回气管路通过连接件连接；
20.所述连接件位于所述内罐和所述外罐之间，所述连接件包括一腔体以及与所述腔体相连的三个接口，三个所述接口分别与所述液相管路、所述供应管路和所述回气管路连接。
21.在其中一实施方式中，所述回气管路上设置有调压阀；在所述内罐内的压力大于一预设压力值时，所述调压阀开启。
22.在其中一实施方式中，所述内罐的顶部设置有一气相管路，所述气相管路的一端与所述内罐内的气相空间相连通，所述气相管路的另一端与所述低温储罐的加注系统相连通；
23.所述回气管路与所述气相管路相连，实现所述回气管路与所述内罐的气相空间相通。
24.在其中一实施方式中，所述绝热层为多层交替组合的隔热材料和反射屏或多孔微粒绝热材料。
25.由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：
26.本实用新型的低温储罐包括内罐和包裹于内罐外的外罐。内罐的材质为奥氏体高锰钢，外罐的材质为cr-ni奥氏体不锈钢或9ni钢。内罐采用的奥氏体高锰钢的强度较高，因此，在保证相同的安全系数前提下，采用该奥氏体高锰钢可减少内罐的厚度，从而减少材料的使用量，进而降低内罐的成本。同时，奥氏体高锰钢中主要成分之一是锰，适应我国富锰贫镍的矿产资源，即锰相较于镍更便宜，因此，相较于相关技术中采用主要成分是镍的材料，使用奥氏体高锰钢显著降低了内罐的成本。
附图说明
27.图1是本实用新型低温储罐其中一实施例的结构示意图。
28.附图标记说明如下：1、低温储罐；11、内罐；12、外罐；141、加注管路；15、气相管路；161、溢流管路；162、溢流桶；163、液体检测设备；171、液相管路；172、供应管路；173、回气管路；174、调压阀；175、换热器。
具体实施方式
29.体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
30.为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
31.本实用新型提供一种低温储罐，适用于低温液体，例如氮、氧、氩以及液化天然气
(lng)等各类低温液化气体的储存和运输。其中，该低温储罐特别适用于船舶上液化天然气的储存。
32.需要说明的是，天然气的主要成分为甲烷，通常采用在常压下极低温(-165℃)冷冻方法液化，使得液化天然气的储罐需要有严格的绝热结构和材料，以保证其恒定低温。因此，低温储罐的耐低温要求较高。
33.参阅图1，本实用新型中的低温储罐1为卧式低温储罐1，在使用过程中，低温储罐1卧置，即低温储罐1的轴线沿水平方向延伸。低温储罐1包括内罐11、外罐12、绝热层、加注系统、溢流系统和供气系统。
34.内罐11用于储存低温介质。其中，内罐11的材质为奥氏体高锰钢。
35.奥氏体高锰钢在室温下的屈服极限rel≥400mpa，抗拉强度rm≥800mpa。该奥氏体高锰钢的强度性能高于cr-ni奥氏体不锈钢和9ni钢，因此，在保证相同的安全系数前提下，采用该奥氏体高锰钢可减少内罐11罐壁的厚度，从而减少材料的使用量，进而降低内罐11的成本。同时，奥氏体高锰钢中主要成分之一是锰，适应我国富锰贫镍的矿产资源，即锰相较于镍更便宜，因此，相较于相关技术中采用主要成分是镍的材料，使用本技术中的奥氏体高锰钢显著降低了内罐11的成本。
36.具体地，奥氏体高锰钢以重量百分比计包括以下组分：c 0.35～0.55％、si 0.10～0.50％、mn 22.50～25.50％、cr 3.00～4.00％和cu 0.30％～0.70％，其余为fe和杂质。
37.外罐12包裹于内罐11的外周，并且外罐12的内壁与内罐11的外壁之间具有间隔。
38.外罐12的材质为cr-ni奥氏体不锈钢或9ni钢，以满足船舶用燃料罐的盐雾使用工况。
39.外罐12与内罐11之间具有间隔而形成夹层空间。该夹层空间内设置绝热层，且夹层空间呈真空状态。
40.本实施例中，绝热层为多层交替组合的隔热材料和反射屏。其他实施例中，夹层空间内还可以为多孔微粒绝热材料。
41.加注系统用于为低温储罐1加注低温介质。具体地，加注系统包括加注管路141和加注阀(图中未示出)。加注管路141与内罐11相连通。具体地，内罐11上设有加注口，加注口位于内罐11的额定充装高度的下方。本实施例中，加注口设置于内罐11的底部。
42.其中，内罐11的额定充装高度是指在充装时，内罐11内允许达到最大装运液化天然气的体积时液体在内罐11内的高度。
43.加注阀设置于加注管路141上，以控制加注管路141的通断，而实现对加注过程的控制。即，加注阀开启，加注管路141呈相通的状态，进而能够将低温介质加注至内罐11内。加注阀关闭，加注管路141呈断开状态，低温介质无法加注至内罐11内。
44.加注管路141上还设有位于加注阀下游的截止阀。
45.低温储罐1还包括气相管路15。该气相管路15与内罐11的气相空间连通。具体地，气相管路15与内罐11的顶部相连。
46.气相管路15相对于内罐11的另一端与加注系统相连，而将内罐11内的bog气体回收至加注系统。具体地，气相管路15与加注系统的充装气相管路相连通。
47.气相管路15上设置有截止阀。
48.溢流系统包括溢流管、溢流桶162以及液体检测设备163。
49.溢流管与内罐11连通。且溢流管与内罐11的额定充装高度处连接，从而在内罐11内的液体到达额定充装高度处时，液体流至溢流管内。
50.进一步地，溢流管上设有截止阀。
51.溢流桶162与溢流管连接，而接收内罐11内溢流出的液体。即，在内罐11的液体到达额定充装高度处时，通过溢流管路161溢流至溢流桶162内，避免了低温储罐1在充装时液体超过额定充装高度。
52.溢流桶162上还设有出气口。本实施例中，出气口设置于溢流桶162的顶部。
53.该出气口与加注系统连通，以将溢流桶162内的bog气体回收至加注系统。本实施例中，该出气口通过管路相回收管路连通，进而与加注系统的充装气相管路连通。
54.液体检测设备163设置于溢流桶162内，以检测是否有低温液体溢流至溢流桶162内。
55.液体检测设备163与加注系统电连接。具体地，溢流检测设备与加注阀电连接。在液体检测设备163检测到溢流桶162内有低温液体后，将该信号发送至加注系统的加注阀，加注阀接收该信号后，切断加注管路141，停止对内罐11的加注。
56.上述溢流系统用于在低温储罐1进行加注时使用，以避免低温储罐1内的低温截止加注至超过额定充装高度。
57.供气系统用于向外提供天然气，其在使用时溢流系统关闭。即低温储罐1在加注时，溢流系统开启。加注结束后，低温储罐1可以正常向外提供天然气，此时，供气系统工作。
58.具体地，供气系统包括液相管路171、回气管路173、供应管路172、连接件以及换热器175。
59.连接件位于夹层空间内，其包括一腔体以及与腔体相通的三个接口。连接件用于连接液相管路171、回气管路173和供气管路。具体地，连接件的三个接口分别为第一接口、第二接口和第三接口。
60.液相管路171与内罐11内的液相空间相连通。具体地，本实施例中，液相管路171具有进液端和出液端，进液端延伸至内罐11内的底部，出液端伸出内罐11外，并位于夹层空间内。出液端与连接件的第一接口相连。
61.供应管路172具有入口和出口。入口位于夹层空间内，与连接件的第二接口相连，进而实现供应管路172与液相管路171之间的连通。
62.供应管路172的出口伸出外罐12外，与换热器175连接，以向换热器175供应液态天然气或气态天然气。
63.回气管路173具有进气口和出气口。出气口位于夹层空间内，与连接件的第三接口相连，进而实现回气管路173与供应管路172之间的连通。回气管路173的进气口伸出外罐12外，与气相回收管路连通，以接收气相回收管路上的气体。
64.回气管路173上设有调压阀174，以调节内罐11内的压力。在内罐11内的压力过大时，调压阀174开启，气相回收管路上的气态天然气由于压差而进入液相管路171内，而将液相管路171内的液态天然气压至内罐11内，进而将液相管路171封住，后续的气态天然气则进入供应管路172内，并进入换热器175内，而向外供应天然气。随着气体的向外供应而使内罐11内的压力降低了，调压阀174关闭。
65.具体地，可预设一压力，在内罐11内的压力到达该预设的压力时，调压阀174自动
开启。
66.该供气系统的工作原理如下：
67.在低温储罐1正常向外供应天然气时，调压阀174处于关闭状态，内罐11内的液态天然气经液相管路171流经供应管路172并至换热器175内，从而实现低温储罐1的供气功能。
68.在低温储罐1内的压力过大时，调压阀174开启，内罐11内的气体经由气相回收管路至回气管路173，并由于压差而进入液相管路171内，而将液相管路171内的液态天然气压至内罐11内，进而将液相管路171封住，后续的气体则进入供应管路172内，并进入换热器175内，而向外供应天然气。
69.随着气体的向外供应而使内罐11内的压力降低了，调压阀174关闭，低温储罐1内的液态天然气经液相管路171流经供应管路172并至换热器175内。
70.由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：
71.本实用新型的低温储罐包括内罐和包裹于内罐外的外罐。内罐的材质为奥氏体高锰钢，外罐的材质为cr-ni奥氏体不锈钢或9ni钢。内罐采用的奥氏体高锰钢的强度较高，因此，在保证相同的安全系数前提下，采用该奥氏体高锰钢可减少内罐的厚度，从而减少材料的使用量，进而降低内罐的成本。同时，奥氏体高锰钢中主要成分之一是锰，适应我国富锰贫镍的矿产资源，即锰相较于镍更便宜，因此，相较于相关技术中采用主要成分是镍的材料，使用奥氏体高锰钢显著降低了内罐的成本。
72.虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。