【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于液氫冷卻領域，具體涉及了一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏。
技術介紹
1、液氫是氫的一種液態貯存狀態，是一種無色、無味的高能低溫能源。由于液氫的密度是氫氣的800倍，相比其他儲存方式，液氫儲罐以其高儲運密度，容積大等優點，使其成為了氫優質的儲存的方式之一。
2、氫氣的汽化是通過多次循環的絕熱膨脹來實現的。常壓下的沸點(20.37k，-252.78℃)和凝固點(13.96k，-259.19℃)均很低，其液化儲存難度較大。且由于液氫沸點很低，汽化潛熱小(0.45kj/g)，稍有熱量從外界滲入容器，即可造成液氫的快速沸騰而損失，因此液氫儲罐的絕熱保溫性能直接影響到液氫的蒸發率。一直以來，常壓儲存的液氫的核心難點問題就是液氫在貯存過程中的保溫問題。另外，長期以來，在全球范圍內液氫的儲存受限于高壓儲存，無法進行大規模液氫的存儲。
3、現有的液氫儲罐，國外液氫罐大多采用雙層真空絕熱球罐型式，國內基本采用雙層高真空絕熱圓筒形儲罐，且國內外的液氫儲罐均采用真空帶壓儲存方式。雙層真空球罐和雙層高真空絕熱圓筒形儲罐的容積受限，目前最大雙層真空絕熱球罐為4000方，雙層高真空絕熱圓筒形儲罐的容積為1250方。在壓力容器的范疇內，受限于鋼板材料和制造限制，儲罐的壁厚不能太厚，因此儲罐直徑不能太大。且出于安全性考慮，儲存爆炸性氣體的帶壓容器的容積要求越來越嚴。
4、從雙層高真空球罐和雙層高真空絕熱圓筒形儲罐的結構分析，容積很難突破10000方，帶壓儲存形式的液氫儲罐也不適合液氫儲罐的大型化發展趨勢。另外，雙
5、基于此本專利技術一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中的上述問題，即常壓儲存的液氫的核心難點問題就是液氫在貯存過程中的保溫問題，以及在全球范圍內液氫的儲存受限于高壓儲存，無法進行大規模液氫的存儲的問題，本專利技術一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏。
2、本專利技術一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，包括液氫儲罐、緩沖罐、匯聯箱、冷屏系統；
3、所述冷屏系統包括，罐底冷屏系統、罐壁冷屏系統、罐頂冷屏系統；
4、所述罐底冷屏系統鋪設在所述液氫儲罐的內罐底部外側，并與所述緩沖罐和所述匯聯箱連接，所述罐壁冷屏系統鋪設在所述液氫儲罐的內罐側壁外側，并與所述緩沖罐和所述匯聯箱連接，所述罐頂冷屏系統鋪設在所述液氫儲罐的內罐頂部外側，并與所述緩沖罐和所述匯聯箱連接。
5、在一種可選的實施方式中，所述罐底冷屏系統包括罐底進液管、罐底冷屏、罐底出液管；
6、所述罐底進液管的一端與所述緩沖罐的一端密封固定并連通，所述罐底進液管的另一端與所述罐底冷屏的一端密封固定并連通，所述罐底冷屏鋪設在所述液氫儲罐的內罐底部外側，所述罐底冷屏的另一端與所述罐底出液管的一端密封固定并連通，所述罐底出液管的另一端沿所述液氫儲罐的內罐罐壁，并穿過所述液氫儲罐的外罐罐頂與所述匯聯箱的一端密封固定并連通。
7、在一種可選的實施方式中，所述罐壁冷屏系統包括罐壁進液管、罐壁冷屏、罐壁出液管；
8、所述罐壁進液管的一端與所述緩沖罐的中部密封固定并連通，所述罐壁進液管的另一端穿過所述液氫儲罐的外罐罐頂，并沿所述液氫儲罐的內罐罐壁進入底部與所述罐壁冷屏的一端密封固定并連通，所述罐壁冷屏鋪設在所述液氫儲罐的內罐側壁外側，所述罐壁冷屏的另一端與所述罐壁出液管的一端密封固定并連通，所述罐壁出液管的另一端沿所述液氫儲罐的內罐罐壁，并穿過所述液氫儲罐的外罐罐頂與所述匯聯箱的中部密封固定并連通。
9、在一種可選的實施方式中，所述罐頂冷屏系統包括罐頂進液管、罐頂冷屏、罐頂出液管；
10、罐頂進液管的一端與所述緩沖罐的另一端密封固定并連通，所述罐頂進液管的另一端穿過所述液氫儲罐的外罐罐頂，與所述罐頂冷屏的一端密封固定并連通，所述罐頂冷屏鋪設在液氫儲罐的內罐頂部外側，所述罐頂冷屏的另一端與所述罐頂出液管的一端密封固定并連通，所述罐頂出液管的另一端沿所述液氫儲罐的內罐罐壁，并穿過所述液氫儲罐的外罐罐頂與所述匯聯箱的另一端密封固定并連通。
11、在一種可選的實施方式中，所述罐底冷屏由充滿液氮的s型冷屏管組成，所述罐底冷屏通過調節冷屏管的直徑、間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐底溫度。
12、在一種可選的實施方式中，所述罐壁冷屏由充滿液氮的整體螺旋形冷屏管組成，所述罐壁冷屏通過調節冷屏管的直徑、螺旋線間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐壁溫度。
13、在一種可選的實施方式中，所述罐壁冷屏由直管系統或大螺旋管系統組成；
14、所述直管系統包括第一管、第二管、第三管；所述第一管和所述第三管為圓形冷屏管，所述第二管為豎直冷屏管，所述第一管通過多個所述第二管與所述第三管連接并連通，所述罐壁冷屏通過調節第一管、第二管、第三管的直徑或多個所述第二管之間的間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐壁溫度；
15、所述大螺旋管系統包括第一管、第四管、第三管；所述第一管和所述第三管為圓形冷屏管，所述第四管為單個螺旋形冷屏管，所述第一管通過多個所述第四管與所述第三管連接并連通，所述罐壁冷屏通過調節第一管、第四管、第三管的直徑或多個所述第四管之間的間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐壁溫度。
16、在一種可選的實施方式中，所述罐頂冷屏由充裝液氮的整體螺旋形冷屏管組成，所述罐頂冷屏通過調節冷屏管的直徑、螺旋線間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐壁溫度。
17、在一種可選的實施方式中，所述罐底冷屏、所述罐壁冷屏、所述罐頂冷屏的冷屏管均為奧氏體不銹鋼圓管，所述不銹鋼圓管的直徑的范圍為dn50-dn100。
18、在一種可選的實施方式中，所述罐底冷屏系統、所述罐壁冷屏系統和所述罐頂冷屏系統散熱量計算方法為：
19、
20、其中，φ1為罐頂散熱量，a1為所述液氫儲罐外罐外表面積；t1為所述液氫儲罐外罐罐頂溫度；t2為液氫儲罐外罐罐頂內表面溫度；δ2為液氫儲罐罐罐頂厚度；
21、
22、其中，φ2為罐壁散熱量，t4為液氮冷屏等效罐壁溫度；t3為液氫儲液溫度；l為液氫儲罐外罐壁高度；h為液氫儲罐外罐壁平均表面傳熱系數；λ3i為液氫儲罐罐壁各層材料導熱系數；d1為液氫儲罐外罐的直徑；di為液氫儲罐罐壁各層保冷層對應直徑；
23、
24、其中，φ3為罐底散熱量，t5為液氫儲罐罐底液氮冷屏等效溫度；t3為液氫儲液溫度；a4為液氫儲罐罐底表面積；λ4i為液氫儲罐罐底及罐底各層保冷材料導熱系數本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，包括液氫儲罐、緩沖罐(1)、匯聯箱(11)、冷屏系統，其特征在于：所述冷屏系統包括，罐底冷屏系統、罐壁冷屏系統、罐頂冷屏系統；
2.根據權利要求1所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐底冷屏系統包括罐底進液管(2)、罐底冷屏(5)、罐底出液管(8)；
3.根據權利要求2所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐壁冷屏系統包括罐壁進液管(3)、罐壁冷屏(6)、罐壁出液管(9)；
4.根據權利要求3所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐頂冷屏系統包括罐頂進液管(4)、罐頂冷屏(7)、罐頂出液管(10)；
5.根據權利要求4所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐底冷屏(5)由充滿液氮的S型冷屏管組成，所述罐底冷屏(5)通過調節冷屏管的直徑、間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐底溫度。
6.根據權利要求5所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐壁冷屏(6)由充滿液氮的整體螺旋形冷屏管組成，所述罐壁冷屏(6)通過調節冷
7.根據權利要求5所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐壁冷屏(6)由直管系統或大螺旋管系統組成；
8.根據權利要求6或7所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐頂冷屏(7)由充裝液氮的整體螺旋形冷屏管組成，所述罐頂冷屏(7)通過調節冷屏管的直徑、螺旋線間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐壁溫度。
9.根據權利要求8所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐底冷屏(5)、所述罐壁冷屏(6)、所述罐頂冷屏(7)的冷屏管均為奧氏體不銹鋼圓管，所述不銹鋼圓管的直徑的范圍為DN50-DN100。
10.根據權利要求9所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于，所述罐底冷屏系統、所述罐壁冷屏系統和所述罐頂冷屏系統散熱量計算方法為：
...【技術特征摘要】
1.一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，包括液氫儲罐、緩沖罐(1)、匯聯箱(11)、冷屏系統，其特征在于：所述冷屏系統包括，罐底冷屏系統、罐壁冷屏系統、罐頂冷屏系統；
2.根據權利要求1所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐底冷屏系統包括罐底進液管(2)、罐底冷屏(5)、罐底出液管(8)；
3.根據權利要求2所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐壁冷屏系統包括罐壁進液管(3)、罐壁冷屏(6)、罐壁出液管(9)；
4.根據權利要求3所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐頂冷屏系統包括罐頂進液管(4)、罐頂冷屏(7)、罐頂出液管(10)；
5.根據權利要求4所述的一種大型立式液氫儲罐的高效冷屏，其特征在于：所述罐底冷屏(5)由充滿液氮的s型冷屏管組成，所述罐底冷屏(5)通過調節冷屏管的直徑、間距以及液氮流量控制液氫儲罐罐底溫度。
6.根據權利要求5所述的一種大型立式液氫儲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜亮坡，李國輝，馬強，彭常飛，趙立前，朱凱，李陽，朱鵬飛，李安萌，張松，申奇，李凱楠，高楓，
申請(專利權)人：中國石油天然氣管道工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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