本发明专利技术涉及一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，包括：气帘及水帘发生器、气源、水源、气水引射混合器和被防护装置；气源和水源分别通过各自的管线与气水引射混合器相连，后汇聚成一路管线连通至气帘及水帘发生器；水源与气水引射混合器之间依次设置有水路电磁阀和水路止回阀。本发明专利技术的有益效果是：混合流体帘可保护被防护装置免受外部恶劣环境的影响；可以加速“非实体排气烟囱”内泄漏的气体向上运动，加速气体稀释；有效降低液氢泄漏的扩散危害，显著缩小扩散危害范围，因此可降低被防护装置的安全距离，可减小液氢加氢站建设所需的整体布局空间，在提升安全性的同时降低土地使用成本。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置
本专利技术涉及流体泄漏防护装置，具体涉及一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置。
技术介绍
液氢具有储氢密度高、运输效率高、低压储运安全等优势，是氢能规模化储运供应公认的理想方式，是支撑我国氢能汽车产业发展的关键保障。液氢加氢站是加氢站重要发展趋势。全球在营加氢站400余座，其中日本、德国和美国数量最多，加氢站分为高压气氢和液氢存储气态加氢站，液氢(存储)加氢站约占1/3。液氢存储相对于高压气氢存储，在安全上最大的优势是非高压储存，可规避高压爆破释能高的风险。相较于常压气氢，液氢泄漏的危害主要包括：(1)低温伤害。液氢是一种温度极低的低温流体，其温度仅为20K左右，会冻伤人体组织。低温也会改变材料的物理性质，使其失效。(2)窒息。液氢泄漏后会迅速蒸发，引起局部氧气浓度的下降，形成窒息风险。常压液氢发生泄漏时，20.4K温度下低温氢气的密度约为1.32kg/m3，约为常温空气密度的1.1倍，加之低温氢气云团快速膨胀引起的竖向方向扩展，液氢泄漏导致的氢气会在一定范围内贴地扩散，这对于近地面的人员及设备是极大的安全隐患，必须要加以防护。对应液氢泄漏的低温伤害以及窒息风险，通过特定手段对泄漏产生的低温气氢进行快速升温及稀释，可有效降低风险。专利公开CN111928116A，提出了“一种模块化加氢站及其氮气抑爆系统”，其
技术介绍
中提到：对于密闭空间内的氢气泄漏，可以采用强制通风和惰化可燃混合气等方法实行迅速稀释。采用上述惰化可燃混合气的方法，其提出的氮气抑爆系统能够主动抑爆、可实现无人化操作且响应快速。上述专利公开CN111928116A，针对密闭空间内氢气泄漏进行了安全防护，不同于密闭空间情况，液氢储罐置于开放空间，无法实现密闭空间内的快速稀释，需采用其他方案进行液氢泄漏的安全防护。开放空间的液氢泄漏，会根据当时的大气状态(如风速、风向)，形成不同的扩散结果，对于扩散后危险范围的确定有一定难度。液氢泄漏后的贴地扩散过程大大增大了扩散的危害影响。在加氢站的设计建设过程中，考虑氢泄漏、燃爆危害、高压爆炸(高压储氢罐情形)等危害，都对氢设备设定了一定的安全距离。对于液氢加氢站，若是采取特定防护措施可以有效降低液氢泄漏危害，从而减小液氢设备的安全距离，则可进一步实现液氢加氢站的紧凑化，有效降低土地使用成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置。这种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，包括气帘及水帘发生器、气源、水源、气水引射混合器和被防护装置；气源和水源分别通过各自的管线与气水引射混合器相连，后汇聚成一路管线连通至气帘及水帘发生器；水源与气水引射混合器之间依次设置有水路电磁阀和水路止回阀；气源与气水引射混合器之间依次设置有气路电磁阀和气路止回阀；气帘及水帘发生器环绕被防护装置设置，气帘及水帘发生器包括产生竖直向上的流体帘的外侧发生器以及产生覆盖范围较大的气水混合喷雾的内侧发生器。作为优选：气源采用氮气瓶组或空气压缩机，更为优选采用氮气瓶组。作为优选：水源采用消防栓或蓄水池。作为优选：外侧发生器采用连续线型窄缝喷射器或连续排列的扇形喷嘴。作为优选：内侧发生器采用连续排列的实心锥喷嘴。作为优选：实心锥喷嘴的喷口倾斜向被防护装置设置。作为优选：气帘及水帘发生器为露出地面设置或埋地设置。当气帘及水帘发生器为埋地设置时，内侧发生器和外侧发生器的上表面与地面齐平。作为优选：气帘及水帘发生器的布置形状和范围与被防护装置相适应。本专利技术的有益效果是：1、气帘及水帘发生器的外侧发生器产生的竖直向上的气与水的混合流体帘，环绕被防护装置形成“非实体排气烟囱”，将被防护装置泄漏的流体与周围环境隔绝，内部流体只能向上运动，无法透过混合流体帘水平向外扩散，当气体沿“非实体排气烟囱”越过安全高度后，气体离开“非实体排气烟囱”发生水平扩散，大大减小了安全危害。混合流体帘中的水可以起到防火防辐射的效果。同样的，假设外部环境恶化，混合流体帘也可保护被防护装置免受外部恶劣环境的影响。2、气帘及水帘发生器的外侧发生器产生的竖直向上的气与水的混合流体帘，类似于射流对周边环境流体的卷吸作用，其在运动过程中对“非实体排气烟囱”的“壁面”内外侧附近的气体都具有一个向上的携带效果，因此可以加速“非实体排气烟囱”内泄漏的气体向上运动，加速气体稀释。3、当气帘及水帘发生器埋地设置时，由于“非实体排气烟囱”的作用，被防护装置泄漏的液氢，虽然会在地面流动，但也会被外侧的混合流体帘限制在被防护区域内，当液氢接触到外侧的混合流体帘，由于剧烈的热交换将会迅速气化。4、气帘及水帘发生器的内侧发生器产生的环绕被防护装置的气水混合喷雾，可将被防护装置完全覆盖，这些气水混合喷雾可与泄漏的流体进行传热传质，使其快速升温稀释，升温后的氢气密度减小，避免聚积在地面。5、由于液氢温度极低(约-253℃)，气帘及水帘发生器内侧产生的全覆盖气水混合喷雾中的水接触泄漏口，会快速结冰堵塞泄漏口，起到临时补漏的效果。6、基于上述的对被防护装置的液氢泄漏的安全防护效果，可有效降低液氢泄漏的扩散危害，显著缩小扩散危害范围，因此可降低被防护装置的安全距离，可减小液氢加氢站建设所需的整体布局空间，在提升安全性的同时降低土地使用成本。附图说明图1是本专利技术基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置的系统示意图；图2是气帘及水帘发生器的防护效果示意图；图3是气帘及水帘发生器的结构示意图；图4是外侧发生器形成“非实体排气烟囱”的原理图(连续线型窄缝喷射器示意图)；图5是外侧发生器形成“非实体排气烟囱”的原理图(连续排列的扇形喷嘴示意图)；图6是内侧发生器形成大覆盖范围气水混合喷雾的原理图(常规实心锥喷嘴示意图)；图7是内侧发生器形成大覆盖范围气水混合喷雾的原理图(适用埋地的实心锥喷嘴示意图)；图8是气帘及水帘发生器外侧产生的竖直向上的流体帘及“非实体排气烟囱”效果示意图；图9是有无竖直向上的流体帘的低温氢泄漏场景模拟对比图。附图标记说明：1气帘及水帘发生器；2.1氮气瓶组；2.2空气压缩机；3.1消防栓；3.2蓄水池；4气水引射混合器；5.1水路电磁阀；5.2气路止回阀；6.1水路电磁阀；6.2水路止回阀；7被防护装置；8.1竖直向上的流体帘；8.2覆盖范围较大的气水混合喷雾；9内侧发生器；10外侧发生器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。实施例一所述基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，针对被防护装置，分内外两侧分别产生气与水的混合流体帘，外侧发生器产生的竖直向上的流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，其特征在于：包括气帘及水帘发生器(1)、气源、水源、气水引射混合器(4)和被防护装置(7)；气源和水源分别通过各自的管线与气水引射混合器(4)相连，后汇聚成一路管线连通至气帘及水帘发生器(1)；水源与气水引射混合器(4)之间依次设置有水路电磁阀(5.1)和水路止回阀(6.1)；气源与气水引射混合器(4)之间依次设置有气路电磁阀(5.2)和气路止回阀(6.2)；气帘及水帘发生器(1)环绕被防护装置(7)设置，气帘及水帘发生器(1)包括产生竖直向上的流体帘(8.1)的外侧发生器(10)以及产生覆盖范围较大的气水混合喷雾(8.2)的内侧发生器(9)。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，其特征在于：包括气帘及水帘发生器(1)、气源、水源、气水引射混合器(4)和被防护装置(7)；气源和水源分别通过各自的管线与气水引射混合器(4)相连，后汇聚成一路管线连通至气帘及水帘发生器(1)；水源与气水引射混合器(4)之间依次设置有水路电磁阀(5.1)和水路止回阀(6.1)；气源与气水引射混合器(4)之间依次设置有气路电磁阀(5.2)和气路止回阀(6.2)；气帘及水帘发生器(1)环绕被防护装置(7)设置，气帘及水帘发生器(1)包括产生竖直向上的流体帘(8.1)的外侧发生器(10)以及产生覆盖范围较大的气水混合喷雾(8.2)的内侧发生器(9)。
2.根据权利要求1所述的基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，其特征在于：气源采用氮气瓶组(2.1)或空气压缩机(2.2)。
3.根据权利要求1所述的基于气帘及水帘的液氢泄漏防护装置，其特征在于：水源采用消防栓(3.1)或蓄水池(3.2)。
【专利技术属性】
技术研发人员：许好好，厉劲风，朱沈宾，吴舒琴，王西明，李想，方凯，刘婉莹，王军，孙笼笼，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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