一种双层管束式高压储氢设备的制作方法

本发明涉及化工设备，更具体的是涉及双层管束式高压储氢设备和可再生能源。

背景技术：

1、多年来，氢气一直以压缩气体或低温液体的形式储存，并以气缸、管道和低温罐的形式运输，用于工业或作为空间计划的推进剂。对使用氢气在可再生能源制绿氢绿氨以及零排放车辆中进行车载能源存储的兴趣正在推动新存储方法的开发，以更适应这种新应用。氢气的储存主要有高压气态储氢、低温液态储氢等，在我国高压气态储氢应用最为广泛。

2、公开号为cn104724671a，专利名称为“一种以氢气作为热媒的混合储氢系统”的专利公开了如下内容：一种以氢气作为热媒的混合储氢系统，包括高压气态储氢单元、固态储氢单元、换热单元和气体循环管路；其中，固态储氢单元设置在高压气态储氢单元内部，氢气可在二者之间自由流动；气体循环管路自氢气源依次通过换热单元、固态储氢单元、换热单元，最后连接至高压气态储氢单元的氢气入口。本发明的混合储氢系统采用系统内的氢气作为热媒，取代传统的以水作为热媒的方式，极大地改善了换热水管在超高压储氢条件下一旦发生破裂即会对固态储氢床体造成不可逆破坏的情况，提高了系统安全性。

3、上述专利公开的高压储氢设备，由于高压储氢的设备压力高，设备容积都很小，如果要增大储罐容积，设备直径会增加，壁厚会大幅增加，材料的各项异性不均匀性变大，设备的安全风险也随之增加，设备本身也很笨重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有高压储氢设备在储存体积较大的情况下存在罐体笨重、异性不均匀性变大及存在安全风险的技术问题，本发明提供一种双层管束式高压储氢设备。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、一种双层管束式高压储氢设备，包括对称设置在两侧的两个密闭封头组件、设置在中部两端分别与两个密闭封头组件内部连通的内管束机构、以及套设在内管束机构外侧防止泄露的外管束机构，各密闭封头组件均设置有介质进出口。

4、具体来说，其中一个密闭封头组件上设置有介质进口，另一个密闭封头组件上设置有介质出口，介质进出口可以实现介质进入和介质外排，根据需要选择是介质进口还是介质出口。

5、本方案设计合理，采用双层管束组合结构，内管束机构与密闭封头组件作为高压介质储罐，当内管束机构或其与密闭封头组件连接处发生泄漏时，外管束机构可以继续盛装高压介质，增加了实用性。

6、进一步地，内管束机构包括从上到下按阵列设置的多层内管束组，每层内管束组包括并列设置的多根内管，相邻两层内管束组的内管交错或并列布置。

7、具体来说，公开了内管束机构中内管的布局方式，多层内管束按阵列布置，方便安装，相邻两层内管束组的内管交错或并列布置的方式能够节约安装空间，缩小设备体积，其中一种优选方式是相邻两层内管束组的任一三根内管成正三角形或正方形排布。

8、进一步地，外管束机构包括多根与多根内管一一配合的外管，外管套设在对应内管上，外管与其对应的内管间隙配合，各外管两端分别与两个密闭封头组件密封连接。

9、具体来说，外管束机构的设置使得原有的单层管道变成了双层管道，增加强度，当有内管泄漏时，外管可以继续起到密封作用，增加了设备的实用性。

10、进一步地，两个密闭封头组件相对侧均设置有外管板，各外管板与对应密闭封头组件之间构成泄露监测腔，各外管两端分别与各自对应泄露监测腔内部连通，各外管板上均设置有与泄露监测腔内部连通的检漏管，各内管两端分别穿过各自对应泄露监测腔与各自对应的密闭封头组件内部连通。

11、具体来说，把所有外管内部空间与两端的泄露监测腔连通构成二次密封空间，当内管有泄漏时当内管或其与密闭封头组件连接处发生泄漏时，先泄露到二次密封空间内，二次密封空间可以继续盛装高压介质，避免了泄露到大气中；同时由于外管与两端的泄露监测腔连接成一个整体空腔，监测其中一个泄露监测腔的情况，即可监测处内管是否有泄露。外管板上设置检漏管对泄漏介质进行检测。

12、进一步地，外管与其对应的内管之间等间距的布置有多个支持块。

13、具体来说，撑块设置在内管束与外管束之间进行相互支撑，增加了稳定性。

14、进一步地，各密闭封头组件均包括封头和与封头配合的内管板，封头与其对应的内管板构成半球形空腔，介质进出口设置在对应封头上且与对应半球形空腔内部连通。

15、具体来说，其中一个半球形空腔上设置有介质进口，另一个半球形空腔上设置有介质出口，封头与内管板通过对焊形式连接，封头为一个半球形封头，内管板为边缘带凸环的圆形板，圆形板的外径与半球形封头的外径相同。

16、其中，内管板与封头及内管焊接形成工作腔。

17、进一步地，还包括多块并列设置在外管束机构上的支撑板，支撑板与外管束机构正交布置。

18、具体来说，多块支撑板可以是并列等间距设置，支撑板的数量根据实际需要选择，各支撑板上均开设有用于支撑外管的支撑孔，支撑孔的数量与外管的数量相同，支撑孔的布局方式与外管的布局方式相同，如外管为阵列布置方式，那么支撑孔也为阵列布局方式，也可以是其他能够实现设计目的的布局方式。支撑板与外管束机构正交布置是一种优选方式，方便制造和安装。

19、进一步地，各密闭封头组件底部均设置有支座。

20、进一步地，还包括用于支撑外管束机构的辅助支撑机构。

21、进一步地，辅助支撑机构包括多块支撑条和多块筋板，支撑条的数量和筋板的数量相同且相互配合，各支撑条的一端连接在其中一个外管板上，各支撑条的另一端与另外一个外管板存在间隙，各筋板固定在另一个外管板上，各支撑条与对应筋板的重叠部分通过紧固件连接，支撑条和/或对应的筋板上按流体方向设置有长圆孔。

22、具体来说，撑条和/或对应的筋板上按流体方向设置有长圆通，通过螺栓锁紧，这种结构的设置，使得支撑条与对应筋板的重叠部分能够一定范围内移动，有效保证了管束的自由膨胀。

23、另外，支撑条的中部可以连接在支撑板上，增加支撑强度。

24、本发明的有益效果如下：

25、1、设计合理，采用双层管束组合结构，内管束机构与密闭封头组件作为高压介质储罐，当内管束机构或其与密闭封头组件连接处发生泄漏时，外管束机构可以继续盛装高压介质，增加了实用性。

26、2、把所有外管内部空间与两端的泄露监测腔连通构成二次密封空间，当内管有泄漏时当内管或其与密闭封头组件连接处发生泄漏时，先泄露到二次密封空间内，二次密封空间可以继续盛装高压介质，避免了泄露到大气中；同时由于外管与两端的泄露监测腔连接成一个整体空腔，监测其中一个泄露监测腔的情况，即可监测处内管是否有泄露。外管板上设置检漏管对泄漏介质进行检测。

27、3、具体来说，撑条和/或对应的筋板上按流体方向设置有长圆通，通过螺栓锁紧，这种结构的设置，使得支撑条与对应筋板的重叠部分能够一定范围内移动，有效保证了管束的自由膨胀。

技术特征：

1.一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，包括对称设置在两侧的两个密闭封头组件、设置在中部两端分别与两个所述密闭封头组件内部连通的内管束机构(7)、以及套设在所述内管束机构(7)外侧防止泄露的外管束机构(6)，各所述密闭封头组件均设置有介质进出口。

2.根据权利要求1所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，所述内管束机构(7)包括从上到下按阵列设置的多层内管束组，每层所述内管束组包括并列设置的多根内管，相邻两层所述内管束组的内管交错或并列布置。

3.根据权利要求2所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，所述外管束机构(6)包括多根与多根所述内管一一配合的外管，所述外管套设在对应所述内管上，所述外管与其对应的所述内管间隙配合，各所述外管两端分别与两个所述密闭封头组件密封连接。

4.根据权利要求2所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，两个所述密闭封头组件相对侧均设置有外管板(5)，各所述外管板(5)与对应所述密闭封头组件之间构成泄露监测腔，各所述外管两端分别与各自对应所述泄露监测腔内部连通，各所述外管板(5)上均设置有与所述泄露监测腔内部连通的检漏管(4)，各所述内管两端分别穿过各自对应所述泄露监测腔与各自对应的密闭封头组件内部连通。

5.根据权利要求2所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，所述外管与其对应的所述内管之间等间距的布置有多个支持块。

6.根据权利要求1所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，各所述密闭封头组件均包括封头(2)和与所述封头(2)配合的内管板(3)，所述封头(2)与其对应的内管板(3)构成半球形空腔(14)，所述介质进出口设置在对应所述封头(2)上且与对应所述半球形空腔(14)内部连通。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，还包括多块并列设置在所述外管束机构(6)上的支撑板(8)，所述支撑板(8)与所述外管束机构(6)正交布置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，各所述密闭封头组件底部均设置有支座(13)。

9.根据权利要求4所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，还包括用于支撑所述外管束机构(6)的辅助支撑机构。

10.根据权利要求9所述的一种双层管束式高压储氢设备，其特征在于，所述辅助支撑机构包括多块支撑条(11)和多块筋板(9)，所述支撑条(11)的数量和所述筋板(9)的数量相同且相互配合，各所述支撑条(11)的一端连接在其中一个所述外管板(5)上，各所述支撑条(11)的另一端与另外一个所述外管板(5)存在间隙，各所述筋板(9)固定在另一个所述外管板(5)上，各所述支撑条(11)与对应所述筋板(9)的重叠部分通过紧固件(10)连接，所述支撑条(11)和/或对应的筋板(9)上按流体方向设置有长圆孔。

技术总结
本发明公开了一种双层管束式高压储氢设备，涉及化工设备技术领域和可再生能源技术领域，包括对称设置在两侧的两个密闭封头组件、设置在中部两端分别与两个所述密闭封头组件内部连通的内管束机构、以及套设在所述内管束机构外侧防止泄露的外管束机构，各所述密闭封头组件均设置有介质进出口。本发明设计合理，采用双层管束组合结构，内管束机构与密闭封头组件作为高压介质储罐，当内管束机构或其与密闭封头组件连接处发生泄漏时，外管束机构可以继续盛装高压介质，增加了实用性。

技术研发人员：王任,黄泽茂,聂李红,刘人滔,帅露,李国龙,孙君斌,刘杰,隋艳春,郭思纯
受保护的技术使用者：中国成达工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13