低温容纳系统技术方案

公开了一种低温流体容纳系统。系统可以在低温温度和压力下储存诸如氢的流体。当流体自然升温时，流体可以被引导到配置成对流体执行冷却技术的液化系统的一部分。冷却技术可以是焦耳

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温容纳系统


[0001]本公开涉及用于在低温温度和压力下处理流体的系统和方法。更具体地，本公开涉及用于减少或消除汽化废物的系统和方法。

技术介绍

[0002]诸如数据中心的大型设施消耗大量能量，并且需要备用设备以确保在断电情况下有足够的电力来完成基本任务。通常，柴油发电机组或―发电机组”用于向大型设施提供备用电力。氢燃料电池和发动机越来越多地被考虑用于该目的，但是它们呈现出各自的挑战。用于这种发动机的燃料在低温温度和压力下储存，直到需要备用电力。低温流体通常储存在罐中，所述罐被动地将储存的流体保持在极冷的温度。在大多数情况下，主动冷却储存在这样的被动式储罐内的流体被认为是低效的，因此，在将这些流体放入罐中之前，通常使用其他系统来冷却这些流体。被动式储罐当然是不完善的，并且储存在这样的罐内的低温流体将随时间推移而升温并逐渐增加压力。当这种升温发生时，至少一些储存的氢将需要作为―汽化”被释放，以便保持罐中的安全压力。应当注意，汽化是指随着储罐内部的温度升高，一定量的低温流体从液相变为气相的自然过程。在一些常规系统中，当蒸发的潜热吸收系统内的热能时，经历从液体到气体的相变的一定量的低温流体提供对低温流体的被动冷却。当该情况发生时，通过汽化生成的气体可以排出到大气中以保持安全储存压力。在一些系统中，氢可以以高达每天1％或以上的速率汽化。在这样的系统中，氢将需要大约每100天被完全更换一次，除非采用捕获和至少部分地再利用汽化的过程。
[0003]在美国专利第6,672,104号(下文中称为―
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104参考文献”)中公开了一种用于转换低温流体的汽化流的系统。
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104参考文献公开了对汽化流加压，冷却加压的汽化流，然后使汽化流膨胀。如
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104参考文献中所解释的，使汽化流膨胀进一步冷却并至少部分地液化汽化流。
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104参考文献公开了所得加压液体的预选泡点温度，其通过从汽化流去除第一预定量的一种或多种组分而获得，所述一种或多种组分的蒸气压大于储存的低温流体的蒸气压。为了获得预选泡点温度，
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104参考文献还描述了向汽化流添加第二预定量的一种或多种添加剂，所述一种或多种添加剂具有比储存的低温流体的分子量更重的分子量并且具有比储存的流体的蒸气压更小的蒸气压。
[0004]尽管
‘
104参考文献中描述的系统可以配置成可控地转换储存的低温流体的汽化流，但是该系统需要使用专用于加压、冷却和膨胀储存的流体的多个部件。这样的部件增加了系统的成本和复杂性。另外，这样的部件随着时间的推移易于失效。因此，
‘
104参考文献中描述的系统和其他类似系统通常导致与修理和/或更换这样的部件相关联的维护成本升高，并且还遭受与对应的维护停机时间相关的低效。
[0005]本公开的示例涉及克服上述缺陷中的一个或多个。

技术实现思路

[0006]本公开的示例涉及一种系统，所述系统包括构造成以两相混合物储存低温氢的储
罐、液化系统和汽化回路。特别地，液化系统可以包括焦耳
‑
汤姆逊冷却级和流体地连接到焦耳
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汤姆逊冷却级的非焦耳
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汤姆逊冷却级。另外，液化系统可以配置成从外部源接收氢，在非焦耳
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汤姆逊冷却级处接收氢，在非焦耳
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汤姆逊冷却级处将氢冷却到低于温度阈值的第一温度，将处于第一温度的氢从非焦耳
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汤姆逊冷却级转移到焦耳
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汤姆逊冷却级，在焦耳
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汤姆逊冷却级处将氢冷却到低于第一温度的第二温度，并且将处于第二温度的氢从焦耳
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汤姆逊冷却级转移到储罐。此外，汽化回路可以配置成将汽化氢从储罐转移到液化系统的焦耳
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汤姆逊冷却级。因此，焦耳
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汤姆逊冷却级可以配置成将汽化氢冷却到第三温度，并且将处于第三温度的冷却的汽化氢转移到储罐。
[0007]本公开的另外示例涉及一种系统，所述系统包括储罐、液化系统和控制器。特别地，储罐可以构造成在低温状态下储存低于低温温度阈值和低于低温压力阈值的流体。另外，液化系统可以包括第一级和流体地连接到第一级的第二级。另外，液化系统可以配置成在第一级处接收流体，将流体的温度降低到低于低温温度阈值的储存温度，并且在储存温度下经由第一流体通道将流体从第二级转移到储罐。在一些示例中，第二流体通道可以将储罐与第二级流体地连接。此外，控制器可以可操作地连接到液化系统和一个或多个流体控制装置，其中控制器配置成：使一个或多个流体控制装置将汽化流体从储罐转移到液化系统的第二级，使液化系统的第二级液化汽化流体，以及使一个或多个流动控制装置将液化的汽化流体从液化系统的第二级转移到储罐。
[0008]本公开的另外其他示例涉及一种方法，所述方法包括利用与储罐相关联的第一传感器确定储存在储罐内的氢的温度，以及利用与储罐相关联的第二传感器确定氢的压力。另外，所述方法可以包括利用可操作地连接到第一传感器和第二传感器的控制器确定以下各项中的至少一者：氢的温度超过温度阈值和氢的压力超过压力阈值。此外，所述方法可以包括利用控制器并且至少部分地基于确定氢的温度超过温度阈值和氢的压力超过压力阈值中的至少一者，使可操作地连接到控制器的第一流动控制装置将来自储罐的汽化氢引导到流体地连接到储罐的液化系统。液化系统可以包括配置成执行非焦耳
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汤姆逊冷却技术的第一级以及流体地连接到第一级的第二级，所述第二级配置成执行焦耳
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汤姆逊冷却技术。因此，所述方法可以包括利用控制器使可操作地连接到控制器的第二流动控制装置将液态氢从液化系统的第二级转移到储罐。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的示例的用于大型设施的电力系统的示意图。
[0010]图2是根据本公开的示例的与图1的电力系统相关联的低温容纳系统的示意图。
[0011]图3是根据本公开的另外示例的与图1的电力系统相关联的低温容纳系统的示意图。
[0012]图4是根据本公开的另外示例的多级液化系统的示意图。
[0013]图5是示出了根据本公开的示例的方法的框图。
[0014]图6是示出了根据本公开的另外示例的方法的框图，其中单个液化级用于汽化目的。
具体实施方式
[0015]图1是根据本公开的实施例的低温流体汽化缓解系统100的示意图。根据每种情况可能需要的流体的特定应用和流体的类型，低温流体汽化缓解系统100可以与处于任何相或相的组合的任何流体一起使用，并且在各种温度和压力下使用。氢是一种这样的流体，其可以由低温流体汽化缓解系统100储存和保持。应当领会，其他流体也可以与根据本公开的低温流体汽化缓解系统100一起使用，并且对氢的任何具体提及都不将本公开的范围限于任何流体类型。例如，低温流体可以包括甲烷、二氧化碳、氮、氦、惰性气体和其他元素/化合物。
[0016]氢可能对储存提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：储罐，所述储罐构造成以两相混合物储存低温氢；液化系统，所述液化系统配置成从外部源接收氢，所述液化系统包括焦耳
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汤姆逊冷却级和流体地连接到所述焦耳
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汤姆逊冷却级的非焦耳
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汤姆逊冷却级，其中所述液化系统还配置成：在所述非焦耳
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汤姆逊冷却级处接收氢，在所述非焦耳
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汤姆逊冷却级处将氢冷却到低于温度阈值的第一温度，将处于所述第一温度的氢从所述非焦耳
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汤姆逊冷却级转移到所述焦耳
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汤姆逊冷却级，在所述焦耳
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汤姆逊冷却级处将氢冷却到低于所述第一温度的第二温度，以及将处于所述第二温度的氢从所述焦耳
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汤姆逊冷却级转移到所述储罐；以及汽化回路，所述汽化回路配置成将汽化氢从所述储罐转移到所述液化系统的焦耳
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汤姆逊冷却级，所述焦耳
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汤姆逊冷却级配置成：将汽化氢冷却到第三温度，以及将处于所述第三温度的冷却的汽化氢转移到所述储罐。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述汽化回路配置成将汽化氢的压力增加到高于与所述焦耳
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汤姆逊冷却级相关联的压力阈值的第一压力。3.根据权利要求1所述的系统，还包括可操作地连接到一个或多个流体控制装置的控制器，所述控制器配置成：从与所述储罐相关联的温度传感器以及与所述储罐相关联的压力传感器中的至少一个接收设置在所述储罐内的氢的温度和设置在所述储罐内的氢的压力中的至少一个；确定以下各项中的至少一者：设置在所述储罐内的氢的温度超过温度阈值，以及设置在所述储罐内的氢的压力超过压力阈值；以及至少基于所述确定，使所述一个或多个流体控制装置将汽化氢转移到所述汽化回路。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述液化系统还包括第三级，并且其中所述控制器配置成使所述一个或多个流体控制装置将汽化氢转移到所述非焦耳
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汤姆逊冷却级、所述焦耳
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汤姆逊冷却级或所述第三级中的一个或多个。5.根据权利要求1所述的系统，还包括控制器，所述控制器配置成：使流体地连接到所述汽化回路的流动控制装置将汽化氢引导到所述非焦耳
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汤姆逊冷却级，以及使所述非焦耳汤姆逊冷却级经由从所述非焦耳
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汤姆逊冷却级延伸到所述焦耳
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汤姆逊冷却级的流体通道将汽化氢引导到所述焦耳
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汤姆逊冷却级。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述焦耳
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汤姆逊冷却级配置成从汽化氢去除蒸发的潜热，并且将液化氢返回到所述储罐。7.一种系统，包括：储罐，所述储罐构造成在低温状态下储存低于低温温度阈值和低于低温压力阈值的流体；液化系统，所述液化系统具有第一级和流体地连接到所述第一级的第二级，所述液化
系统配置成：在所述第一级处接收流体，将流体的温度降低到低于所述低温温度阈值的储存温度，以及在所述储存温度下并且经由第一流体通道将流体从所述第二级转移到所述储罐；第二流体通道，所述第二流体通道将所述储罐与所述第二级流体地连接；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述液化系统和一个或多个流体控制装置，其中所述控制器配置成：使所述一个或多个流体控制装置将汽化流体从所述储罐转移到所述液化系统的第二级，使所述液化系统的第二级液化汽化流体，以及使一个或多个流动控制装置将液化的汽化流体从所述液化系统的第二级转移到所述储罐。8.根据权利要求7所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：