[發(fā)明專利]防爆雙層高壓氫氣儲罐

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910973866.3
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110566810A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈曉波;徐佳穎;張振武;章雪凝;張超;張建法;劉海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: F17C13/12
• 分類號: F17C13/12
• 代理公司: 31002 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄭暄;豆欣欣

本發(fā)明涉及一種防爆雙層高壓氫氣儲罐，其罐體由內(nèi)罐和外罐組成，內(nèi)外罐通過罐座連接為整體；內(nèi)外罐之間的夾層內(nèi)填充有抑爆劑，夾層設(shè)置有抑爆劑進(jìn)口和抑爆劑出口；內(nèi)罐通過管道與外罐連接并通至罐外，管道與夾層隔離。主要用于高壓氫氣的儲存。本發(fā)明可以有效防止高壓氫氣意外泄漏發(fā)生自燃和抑制氣云爆炸；且結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氣安全利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防爆雙層高壓氫氣儲罐。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)化石能源(石油和煤)的過度開發(fā)利用，其儲量日益枯竭，并且引發(fā)了一系列嚴(yán)重的環(huán)境、生態(tài)和社會問題。而開發(fā)和利用新的替代能源是解決這些問題的重要舉措。氫氣，因為其清潔(反應(yīng)產(chǎn)物只有水)和高效的特點，被譽為是未來的能源之星。然而氫氣利用的安全性一直是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。

氫氣儲存安全是貫穿氫氣利用(包括生產(chǎn)、存儲、運輸和使用)各個環(huán)節(jié)的核心問題。國內(nèi)外研究表明，從經(jīng)濟(jì)效益和能量利用的角度出發(fā)，高壓儲氫是最優(yōu)的選擇。但因為氫氣具有燃燒極限寬、點火能量低、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、氫脆等危險特點，一旦發(fā)生高壓氫氣的意外泄漏，可能引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。特別的，高壓氫氣泄漏在沒有任何外部點火源作用的情況下，會發(fā)生自燃并形成強(qiáng)烈的噴射火焰，甚至引發(fā)氣云爆炸。

目前現(xiàn)有的儲罐結(jié)構(gòu)也主要分為單層和雙層兩種。其中單層結(jié)構(gòu)，因為制造簡單和價格低廉，使用更為廣泛。雙層結(jié)構(gòu)儲罐，主要也是利用夾層(抽真空或填充物料)實現(xiàn)保溫隔熱的功能。因此，不論是單層還是雙層儲罐結(jié)構(gòu)，都無法滿足安全存儲高壓氫氣的迫切需要，特別是對可能發(fā)生的高壓氫氣意外泄漏燃爆事故，不能達(dá)到有效的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明將提供一種能夠有效防止高壓氫氣泄漏自燃和抑制氣云爆炸的雙層高壓氫氣儲罐。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種防爆雙層高壓氫氣儲罐，所述的儲罐包括罐體和設(shè)置于所述的罐體的罐座，所述的罐體具有用于容納高壓氫氣的內(nèi)罐以及與所述的內(nèi)罐形成夾層的外罐，所述的夾層內(nèi)填充有抑爆劑，所述的抑爆劑可以為水、二氧化碳、氮氣或其他抑爆劑，優(yōu)選液態(tài)水、壓縮氮氣、液態(tài)氮氣、壓縮二氧化碳、液態(tài)二氧化碳、或其他抑爆劑，所述的外罐設(shè)置有抑爆劑進(jìn)口和抑爆劑出口，所述的內(nèi)罐設(shè)置與外罐連接并通至罐外的氫氣進(jìn)出口。

優(yōu)選地，所述的內(nèi)罐和外罐通過所述的罐座連接。

優(yōu)選地，所述的罐體為所述的罐體為鋼罐體、玻璃鋼罐體、碳纖維罐體或高分子材料罐體。

優(yōu)選地，所述罐體為立式圓柱型罐體、臥式圓柱型罐體、或球型罐體。

較佳地，所述的氫氣進(jìn)出口設(shè)置成與所述的夾層相隔離。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明的儲罐特別適用于高壓氫氣，首次采取二氧化碳、氮氣等抑爆劑填充儲罐夾層。一方面，氫氣擴(kuò)散性強(qiáng)，且對儲罐材料可能產(chǎn)生氫脆破壞，另一方面，氫氣儲罐可能受到意外的撞擊、跌落或擠壓而破壞，這都可能造成所儲存的高壓氫氣發(fā)生泄漏。當(dāng)內(nèi)罐發(fā)生氫氣泄漏時，氫氣會與夾層內(nèi)的填充物料(液態(tài)水，壓縮或液態(tài)氮氣、二氧化碳，或其他抑爆劑)混合，形成惰化的氣體混合物，顯著降低了燃爆風(fēng)險。如果外罐隨后也發(fā)生破裂并泄漏，該高壓氣體混合物不會發(fā)生泄漏自燃，顯著降低了泄漏事故的直接危害。

當(dāng)內(nèi)外罐同時發(fā)生破壞并引起高壓氫氣泄漏時，夾層內(nèi)的填充物料(液態(tài)水，壓縮或液態(tài)氮氣、二氧化碳，或其他抑爆劑)會隨氫氣一起泄漏，并通過物理抑制和化學(xué)動力學(xué)抑制的雙重效應(yīng)，防止高壓氫氣泄漏自燃的發(fā)生。

泄漏到儲罐外部的氫氣，由于混合了水、二氧化碳、氮氣或其他抑爆劑，這些介質(zhì)的物理和化學(xué)抑爆效應(yīng)，能夠顯著降低氣云爆炸的發(fā)生概率及破壞威力。