一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐技术方案

本申请涉及一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，包括：桩基础，与地面固定，桩基础上设置有外支撑；外支撑固定在桩基础上方，外支撑底部设置有连接斜支撑的连接部位，斜支撑两两交叉与外支撑柱相连，外球罐外侧设置有加强圈，内球罐设置外球罐内部，内球罐通过斜拉杆与外球罐内壁相连，斜拉杆以环扣方式连接双层球罐，并允许内层球罐在温度变化时的收缩变形，内罐球罐之间设有保冷绝热系统。本申请能够解决液氢球罐内支撑及球罐收缩变形的问题，并通过所述设备的气密系统确保低温存储液氢设备的安全平稳运行。储液氢设备的安全平稳运行。储液氢设备的安全平稳运行。

【技术实现步骤摘要】
一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐


[0001]本申请涉及液氢存储容器设备
，具体涉及一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐。

技术介绍

[0002]能源一直是人类发展的永恒话题。目前可利用的新能源包括：太阳能、风能、海洋、地热、氢能以及其他能源。它们各具特点，又有自身缺陷。综合运输性、通用性、利用率、效率、安全和环境兼容性等，全球一致认为氢能是替代化石燃料的最佳能源。氢元素在地球中含量最多；氢与氧反应产物只有水，真正清洁、无污染；单位质量所含能量最高；便于大规模制备；可以直接转变成热能、机械能和电能。因此，氢能是最具潜力的替代能源，全世界的研究者都在积极使之商业化。
[0003]尽管氢能有许多优势，但安全、可靠、高效的储存技术仍是实现氢能利用的关键。从技术条件和目前的发展现状看，高压储氢、液化储运和金属氢化物储氢三种方式更适用于商用要求。若仅从质量密度和体积密度上考虑，同一体积的储氢容器，液氢储氢质量将大幅度提高。因此，液氢储存是一种极为理想的储氢方式。液化储氢是将氢气压缩后深冷到21K以下使之液化成液氢，然后存入特制的绝热真空容器中保存。由于液氢密度为70.78kg/m3，是标况下氢气密度0.08342kg/m3的近850倍，即使将氢气压缩至15MPa，甚至35、70MPa，其单位体积的储存量也比不上液态储存。单从储能密度上考虑，低温液态储氢是一种十分理想的方式。
[0004]然而，液氢储罐是液化氢储存的关键，而液氢储罐结构支撑体系关系到储罐的安全稳定，是储罐设计的难点。
专利
技术实现思路

[0005]针对上述问题，本申请的目的是提供一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，能够解决超低温双层球罐的连接方式以及液氢存储的问题，并通过设备的气密系统确保低温存储液氢设备的安全平稳运行。
[0006]为实现上述目的，本申请采取以下技术方案：
[0007]一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，包括：
[0008]桩基础，桩基础与地面固定，在桩基础上设置有底座；
[0009]外支撑立柱，外支撑立柱固定于桩基础的底座上；
[0010]外支撑斜拉杆，外支撑斜拉杆与外支撑立柱连接；
[0011]外球罐，外球罐的外侧依靠外支撑立柱及外支撑斜拉杆支撑；
[0012]内球罐，内球罐设置在外球罐的内部空间中，用于低温液氢的存储；内球罐采用不锈钢S 31603/S 31608(或等同的ASTM牌号)制造。
[0013]内支撑部件，内支撑部件设置在内球罐和外球罐之间。
[0014]外支撑立柱采用碳钢制造，外支撑立柱为环向均匀布置的多根，外支撑立柱的数
量根据实际存储容积进行计算，外支撑立柱固定在桩基础的底座上方。
[0015]外支撑斜拉杆采用碳钢制造，多个外支撑斜拉杆采交叉布置，并通过螺栓连接在外支撑立柱上。
[0016]外球罐采用碳钢材质制造，外球罐的壁厚需根据实际存储容积进行计算，外球罐的外侧赤道位置设置有多层加强圈，加强圈采用T型型钢环向布设。内支撑部件布置在内球罐和外球罐的上、中、下、三个部位，上部位于球罐45
°
～30
°
方向位置，中部位于球罐赤道位置，下部位于球罐
‑
45
°
～
‑
30
°
方向位置，在上、中、下三个部位均设置多根内支撑斜拉杆，多根内支撑斜拉杆沿球罐同一水平面均匀布置。
[0017]内支撑部件包括：悬挂梁、连接板、螺柱、内支撑斜拉杆、内球罐挂耳，悬挂梁通过螺柱与连接板将内支撑斜拉杆固定，内支撑斜拉杆与内球罐挂耳通过环扣连接。
[0018]连接板由奥氏体不锈钢制造，连接板件为椭圆形板件并开螺栓孔，以增加内支撑拉杆与悬挂梁的受力面积，提高内支撑部件的稳定性。
[0019]内支撑斜拉杆由奥氏体不锈钢制造，内支撑斜拉杆的上部与连接板焊接固定，内支撑斜拉杆的下部设置有斜拉杆环扣，斜拉杆环扣与设置在内球罐上的内球罐挂耳连接。
[0020]斜拉杆环扣的直径较内球罐挂耳环扣的直径大40
‑
100mm。
[0021]内球罐挂耳由奥氏体不锈钢制造，与内球罐焊接成为一体，并且在内球罐挂耳的上部开孔。
[0022]在内球罐和外球罐之间设置保冷绝热层，用于维持低温液体的超低温状态，保冷绝热层包括内球罐多层缠绕和/或气凝胶。
[0023]保冷绝热层包括设置在内球罐和外球罐之间的空间中填充有珍珠岩，并且空间中抽真空。
[0024]在液氢球罐上部设置真空安全阀，当液氢球罐内压力下降时，储罐真空安全阀开启并补充惰性气体进入液氢球罐。
[0025]本申请由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0026](1)在存储液体温度范围方面，本申请突破超低温界限，可用于存储
‑
253℃的超低温液体，存储温度界限从常温到超低温，可用于存储的液体范围广泛，具有一定的普适性。
[0027](2)在结构设计方面，本申请突破内外支撑贯通的常规结构体系，内外支撑相互独立，多根外支撑体系将外球罐与地基固定，内球罐通过独立的支撑体系与外球罐固定，进而与地基绑定，内外球罐之间为保冷系统，避免内外球罐贯通结构可能存在的冷桥，提高球罐保冷性能。
[0028](3)在内支撑部件结构布置方面，本申请突破传统液氢球罐只设置上部斜拉杆的内支撑部件布置方式，此次内支撑部件按照上、中、下多空间方位布置拉杆，既保障传统拉杆受力方式，又创造性地增加布设底部斜拉杆，以控制液氢球罐因地震荷载产生向上的拔力。
[0029](4)在内支撑部件连接方式设计方面，本申请突破内支撑部件不可收缩的限制，斜拉杆与内球罐挂耳通过环扣连接，提供内球罐因温度变化引起收缩时的活动空间，斜拉杆环扣直径较内球罐挂耳环扣直径大40
‑
100mm。
[0030](5)在存储容积方面，本申请突破球形罐容限制，本申请存储有效容积最高可达20000m3(更大容积需要结构评估后使用)，与常规双层球罐相比较，突破了罐壁壁厚、存储
压力、安装焊接及大容积双层球罐的难题，实现了大容积双层球罐存储液烃的问题。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0032]图1是液氢球罐立体图；
[0033]图2是本申请的低温双金属液氢球罐的实施例的剖视结构示意图；
[0034]图3是本申请的低温双金属液氢球罐的实施例的内支撑部件结构放大示意图；
[0035]图4是本申请的低温双金属液氢球罐的实施例的俯视结构示意图；
[0036]图5是本申请的低温双金属液氢球罐的实施例的内支撑部件的局部放大示意图。
[0037]附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，其特征在于，包括：桩基础，所述桩基础与地面固定，在所述桩基础上设置有底座；外支撑立柱，所述外支撑立柱固定于所述桩基础的底座上；外支撑斜拉杆，所述外支撑斜拉杆与外支撑立柱连接；外球罐，所述外球罐的外侧依靠所述外支撑立柱及外支撑斜拉杆支撑；内球罐，所述内球罐设置在所述外球罐的内部空间中且二者间存在间隙，所述内球罐用于低温液氢的存储；内支撑部件，所述内支撑部件设置在所述内球罐和所述外球罐之间。2.根据权利要求1所述的具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，其特征在于，所述外支撑立柱采用碳钢制造，所述外支撑立柱为环向均匀布置的多根，所述外支撑立柱的数量根据实际存储容积进行计算。3.根据权利要求1所述的具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，其特征在于，所述外支撑斜拉杆采用碳钢制造，所述外支撑斜拉杆为交叉布置的多根，并通过螺栓连接在所述外支撑立柱上。4.根据权利要求1所述的具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，其特征在于，所述外球罐采用碳钢材质制造，所述外球罐的壁厚需根据实际存储容积进行计算，所述外球罐的外侧赤道位置设置有多层加强圈，所述加强圈采用T型型钢环向布设。5.根据权利要求1所述的具有内外支撑系统的低温双金属液氢球罐，其特征在于，所述内支撑部件布置在内球罐和外球罐的上、中、下三个部位，上部位于球罐45
°
～30
°
方向位置，中部位于球罐赤道位置，下部位于球罐
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45
°
～
‑
30
°
方向位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，扬帆，李宇航，张博超，肖立，刘方，黄欢，钟曦，赵铭睿，计宁宁，李鑫，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：