一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置的制作方法

本发明涉及氢能，特别涉及一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置。

背景技术：

1、现阶段国内加氢站基本以管束车外供氢气的氢气加氢站为主，20mpa管束车单次输送氢气量较小，运输成本高，仅能满足2000kg/d以下规模的加氢站供氢。液氢密度高达71kg/m3，是20mpa高压氢气的5倍，液氢罐箱单次运输液氢量可达3000kg以上，是氢气管束车的10倍以上，一个50m3的储罐即可供应3000kg/d加氢站一天的氢气需求，因此液氢加氢站是大型、超大型加氢站最具潜力的发展方向之一。

2、常规的液氢加氢站采用固定式储罐储存液氢，储罐内液氢经过真空管道输送至液氢泵进行增压后给氢能汽车加氢，设备、管道较多导致占地较大，显著增加设置在主干道路口或城市市区的加氢站的投资成本。此外，液氢沸点低（-253℃），易蒸发，即使使用真空管道输送液氢，仍有很大冷损，导致送至液氢泵的液氢没有过冷度，甚至变成气液两相，大幅增加液氢的蒸发气体bog（boil off gas）总量，该部分bog还需专门设置回气管路送回储罐，冷损更大，进一步加大液氢损失。

3、因此，如何实现蒸发气体回收至储罐的同时减少冷损，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，能够实现蒸发气体回收至储罐的同时减少冷损。

2、为实现上述目的，本发明提供一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，包括：

3、储罐，包括内部设有第一腔体的外壳和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的储罐入口和流出的储罐出口；

4、制冷机，设置于储罐的顶部，且制冷机设有位于第二腔体内的冷头，冷头能够接触第二腔体顶部经气化的液氢，以液化经气化的液氢。

5、优选地，第二腔体内部设有气体监测器，气体监测器能够检测第二腔体中上部气化的液氢的压力，制冷机设有能够控制冷头的控温模块，气体监测器和控温模块均与中控系统连通；

6、当气体监测器检测到气体压力未达到第一预设值时，冷头常规运行；

7、当气体监测器检测到气体压力达到第一预设值时，发送信号至中控系统，中控系统控制控温模块运行，以降低冷头温度。

8、优选地，储罐设有外容器平台，外容器平台上设有泵体，且泵体的液氢泵进液口和液氢泵出液口均位于第二腔体内，第二腔体内还设有能够检测液氢所处高度的液位监测器，液位监测器和泵体的动力源均连接于中控系统；

9、当液位监测器检测到液氢所处高度高于液氢泵进液口和液氢泵出液口所处高度时，泵体能够正常运行；

10、当液位监测器检测到液氢所处高度低于液氢泵进液口或液氢泵出液口所处高度时，液位监测器发送信号至中控系统，以暂停泵体运行。

11、优选地，内容器包括内容器大端封头、内容器小端封头、内容器大端筒体、内容器平台和内容器小端筒体，内容器大端封头与内容器大端筒体相连接，内容器小端封头与内容器小端筒体相连接，内容器大端筒体与内容器小端筒体通过内容器平台连接；外壳包括外容器大端封头、外容器小端封头、外容器大端筒体、外容器小端筒体和外容器平台，外容器大端封头与外容器大端筒体相连接，外容器小端封头与外容器小端筒体相连接，外容器大端筒体与外容器小端筒体通过外容器平台连接。

12、优选地，储罐包括立式储罐、卧式储罐和球式储罐；

13、当储罐为立式储罐或卧式储罐时，内容器大端筒体、外容器大端筒体、内容器小端筒体和外容器小端筒体为圆筒、锥筒、部分圆筒、部分锥筒、带连接段的半圆筒和带连接段的半锥筒中的一种；

14、当储罐为球式储罐时，内容器大端筒体、外容器大端筒体、内容器小端筒体和外容器小端筒体为半球壳、部分球壳、带连接段的半球壳和带连接段的部分球壳中的一种。

15、优选地，内容器大端封头、内容器大端筒体、外容器大端封头和外容器大端筒体同轴设置，内容器小端封头、内容器小端筒体、外容器小端封头和外容器小端筒体同轴设置。

16、优选地，储罐的底部设有储罐支座，以支撑储罐，支座为腿式支座、耳式支座、支承式支座、刚性环支座、鞍式支座、柱式支座和裙座中的一种，泵体为往复式泵体、离心式泵体、隔膜式泵体和波纹管式泵体中的至少一种，且动力源为液压驱动或电机驱动。

17、优选地，制冷机至少一台，且全部制冷机均匀设置于储罐的顶部。

18、优选地，内容器平台底部和外容器平台顶部均设有加强件，外壳和内容器之间设有真空，且外壳内部设有若干用于支撑内容器的支撑杆。

19、优选地，内容器外侧设有隔热材料。

20、相对于上述背景技术，本发明提供的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，包括储罐和制冷机，储罐包括内部设有第一腔体的外壳和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的储罐入口和流出的储罐出口；制冷机设置于储罐的顶部，且制冷机设有位于第二腔体内的冷头，冷头能够接触第二腔体顶部经气化的液氢，以液化经气化的液氢。

21、具体来说，储罐包括具有第二腔体的内容器以及间隔套设于内容器外侧的外壳，通过储罐底部储罐入口和储罐出口实现液氢流入和流出第二腔体，第二腔体的顶部设有能够和经气化的液氢接触的冷头，通过冷头与经气化的液氢交换热量，实现液化后的该液氢直接落入第二腔体，在液氢储存和增压输送过程中产生的bog可直接在装置内部液化回收，实现液氢加氢站零bog排放运行，能够实现蒸发气体回收至储罐的同时减少冷损。

技术特征：

1.一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述第二腔体内部设有气体监测器，所述气体监测器能够检测第二腔体中上部气化的液氢（14）的压力，所述制冷机（3）设有能够控制所述冷头（31）的控温模块，所述气体监测器和所述控温模块均与中控系统连通；

3.根据权利要求2所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述储罐（1）设有外容器平台（124），所述外容器平台（124）上设有泵体（2），且所述泵体（2）的液氢泵进液口（22）和液氢泵出液口均位于所述第二腔体内，所述第二腔体内还设有能够检测液氢（14）所处高度的液位监测器，所述液位监测器和所述泵体（2）的动力源（24）均连接于所述中控系统；

4.根据权利要求3所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述内容器（13）包括内容器大端封头（131）、内容器小端封头（132）、内容器大端筒体（133）、内容器平台（134）和内容器小端筒体（135），所述内容器大端封头（131）与所述内容器大端筒体（133）相连接，所述内容器小端封头（132）与所述内容器小端筒体（135）相连接，所述内容器大端筒体（133）与所述内容器小端筒体（135）通过所述内容器平台（134）连接；

5.根据权利要求4所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述储罐（1）包括立式储罐、卧式储罐和球式储罐；

6.根据权利要求4所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述内容器大端封头（131）、所述内容器大端筒体（133）、所述外容器大端封头（121）和所述外容器大端筒体（123）同轴设置，所述内容器小端封头（132）、所述内容器小端筒体（135）、所述外容器小端封头（122）和所述外容器小端筒体（125）同轴设置。

7.根据权利要求3所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述储罐（1）的底部设有储罐支座（19），以支撑所述储罐（1），所述支座为腿式支座、耳式支座、支承式支座、刚性环支座、鞍式支座、柱式支座和裙座中的一种，所述泵体（2）为往复式泵体（2）、离心式泵体（2）、隔膜式泵体（2）和波纹管式泵体（2）中的至少一种，且所述动力源（24）为液压驱动或电机驱动。

8.根据权利要求1所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述制冷机（3）至少一台，且全部所述制冷机（3）均匀设置于所述储罐（1）的顶部。

9.根据权利要求4所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述内容器平台（134）底部和所述外容器平台（124）顶部均设有加强件（110），所述外壳（12）和所述内容器（13）之间设有真空，且所述外壳（12）内部设有若干用于支撑所述内容器（13）的支撑杆（16）。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，其特征在于，所述内容器（13）外侧设有隔热材料（15）。

技术总结本发明公开了一种具备液氢增压功能的液氢无损储存装置，涉及氢能技术领域，包括储罐和制冷机，储罐包括内部设有第一腔体的外壳和内部设有第二腔体的内容器，内容器与外壳间隔设置，且内容器位于第一腔体内，第二腔体用于存放液氢，储罐底部设有连通至第二腔体、以供液氢流入的储罐入口和流出的储罐出口；制冷机设置于储罐的顶部，且制冷机设有位于第二腔体内的冷头，冷头能够接触第二腔体顶部经气化的液氢，以液化经气化的液氢，通过冷头与经气化的液氢交换热量，实现液化后的该液氢直接落入第二腔体，在液氢储存和增压输送过程中产生的BOG可直接在装置内部液化回收，实现液氢加氢站零BOG排放运行，实现蒸发气体回收至储罐的同时减少冷损。技术研发人员：韩一松,王佳伟,胡沛,沈瑾,秦燕,张宽,余铁浩,孙晓成,陆丽姣,王维博受保护的技术使用者：杭氧集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18