低温容器系统的制作方法

本发明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，本发明涉及用于减少或消除汽化废物的系统和方法。

背景技术：

1、诸如数据中心之类的大规模设施消耗大量能量，并且需要备用装备来确保有足够的动力来在动力损失的情况下完成基本任务。通常，柴油发电机组或“发电机组”用于向大型设施提供备用动力。氢(h2)燃料电池和发动机正被越来越多地考虑用于此目的，但它们存在其自身的挑战。用于此类发动机的燃料储存在低温温度和压力下，直到需要备用动力。低温流体通常储存在将储存的流体被动地保持在极冷温度的罐中。在大多数情况下，主动冷却储存在此类被动储存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。被动储存罐当然是不完善的，并且储存在此类罐内的低温流体将变热并且随着时间逐渐增加压力。当此类加热发生时，至少一些储存的h2将需要作为“汽化”释放，以便保持罐中的安全压力。应注意的是，汽化是指自然过程，其中低温流体的量随着储存罐内温度的升高而从液相变为气相。在一些常规系统中，经历从液体到气体的相变的低温流体的量提供低温流体的被动冷却，因为汽化潜热吸收系统内的热能。当此类情况发生时，经由汽化生成的气体可以排放到大气中以保持安全的储存压力。在一些情况下，h2可以以每天高达1％的速率汽化，这意味着在没有解决汽化的方法的情况下，h2将需要大约每100天完全更换。

2、在美国专利第6,907,735(以下称为“'735参考文献”)中公开了一种用于转换低温流体的汽化流的系统。'735参考文献公开了从储存罐中提取汽化流、将该汽化流储存在缓冲罐中，然后利用储存的汽化流来发电。如'735参考文献中所解释的，缓冲罐用于临时储存包含汽化流的氢，直到氢被氢转化装置用于发电。'735参考文献公开了一种系统，该系统包括缓冲罐以容纳汽化流的氢直到其可以用于发电和/或排放到大气中。

3、尽管'735参考文献中描述的系统可以被配置为储存汽化流的氢，但该系统需要使用专用于储存汽化流的多个部件，直到可利用氢转化装置来消耗氢或可将氢排放到大气。此类部件增加了系统的成本和复杂性。另外，此类部件用于储存与生成汽化流的液态氢分离的氢。因此，'735参考文献中所描述的系统和其他类似系统连续地收集汽化流以储存在单独系统中，从而导致与修理和/或更换额外部件相关联的维护成本升高。另外，'735参考文献中描述的系统还具有与缺乏自制冷相关的低效率，这是由于汽化流与液态氢分开储存。

4、本发明的示例旨在克服上述缺陷中的一个或多个。

技术实现思路

1、本公开的示例涉及低温氢容纳系统，其包括被配置为以低温状态储存氢的罐、被配置为从外部源接收氢并将氢液化到期望温度的液化系统、被配置为维持罐的内部温度和压力的汽化系统，以及协调液态氢的维持的一个或多个控制器。液化系统可以具有非joule-thomson冷却阶段和一个或多个joule-thomson冷却阶段。通过非joule-thomson冷却阶段，然后通过joule-thomson冷却阶段连续处理氢。该系统还可具有汽化回路，该汽化回路被配置为将氢从该罐导向至该液化系统的joule-thomson冷却阶段，其中使用joule-thomson冷却技术处理该氢且随后使其返回到该罐。

2、本发明的另外的示例涉及一种系统，该系统包括被配置为用于储存处于低温状态的流体的罐，以及被配置为用于接收该流体并且用于处理该流体以达到低温状态并且用于将该流体排放到该罐中的液化系统。该液化系统包括第一组阶段和第二组阶段。该系统还包括汽化系统，该汽化系统包括在该罐与该第二组阶段之间的导管。第二组阶段被配置为处理流体以达到液相并将流体返回到罐。

3、本发明的其他示例涉及保持低温氢的方法。该方法包括监视氢的温度和/或压力，并且如果氢的温度和/或压力达到预定的升高的温度和/或压力并且氢的joule-thomson系数是正的，则该方法包括将气态氢从罐的顶部引导至液化系统。该液化系统具有被配置为执行非joule-thomson冷却技术的第一阶段和被配置为执行joule-thomson冷却技术的后续阶段。将气态氢从罐导向到液化系统包括将氢引导到液化系统的最后阶段，在那里将饱和或接近饱和的气态氢液化。然后将氢返回到罐中。

技术特征：

1.一种系统(100)，包括：

2.根据权利要求1所述的系统(100)，进一步包括：

3.根据权利要求1所述的系统(100)，进一步包括与所述储存罐(114)相关联的压力传感器(304)，所述压力传感器(304)被配置为确定所述低温氢的所述储存压力并将所述储存压力的指示传输到所述汽化控制器(136)。

4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述汽化控制器(136)进一步被配置为：

5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述节能器阀(118)与节能器状态传感器(308)相关联，所述节能器状态传感器(308)被配置为确定所述节能器阀(118)状态并将所述节能器阀(118)状态的指示传输到所述汽化控制器(136)。

6.根据权利要求5所述的系统(100)，其中，所述汽化控制器(136)：

7.根据权利要求6所述的系统(100)，其中：

8.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述节能器阀(118)进一步包括：

9.一种方法，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

技术总结公开了一种低温流体容纳系统(100)。系统(100)能够在低温温度和压力下储存诸如氢的流体。当流体自然变暖时，汽化流体由流体产生且能够被引导到被配置为消耗汽化流体的备用动力系统(128)。从低温流体容纳系统(100)提取的汽化流体使得从流体生成额外的汽化流体并在低温流体容纳系统(100)内制冷流体。另外，能够随时间监视汽化流体，使得当汽化流体积聚在储存罐(114)内时，汽化控制器(136)能够确定是否将从储存罐(114)抽取汽化流体。汽化控制器(136)能够使流体维持在储存罐(114)内的压力阈值以下。技术研发人员：D·T·蒙哥马利受保护的技术使用者：卡特彼勒公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16