阅读说明：本技术 防爆双层高压氢气储罐 (Explosion-proof double-layer high-pressure hydrogen storage tank ) 是由 沈晓波 徐佳颖 张振武 章雪凝 张超 张建法 刘海峰 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防爆双层高压氢气储罐,其罐体由内罐和外罐组成,内外罐通过罐座连接为整体；内外罐之间的夹层内填充有抑爆剂,夹层设置有抑爆剂进口和抑爆剂出口；内罐通过管道与外罐连接并通至罐外,管道与夹层隔离。主要用于高压氢气的储存。本发明可以有效防止高压氢气意外泄漏发生自燃和抑制气云爆炸；且结构简单,经济性优势明显。(The invention relates to an explosion-proof double-layer high-pressure hydrogen storage tank, wherein a tank body of the tank consists of an inner tank and an outer tank, and the inner tank and the outer tank are connected into a whole through a tank seat; an explosion suppressant is filled in an interlayer between the inner tank and the outer tank, and the interlayer is provided with an explosion suppressant inlet and an explosion suppressant outlet; the inner tank is connected with the outer tank through a pipeline and communicated to the outside of the tank, and the pipeline is isolated from the interlayer. The method is mainly used for storing high-pressure hydrogen. The invention can effectively prevent spontaneous combustion caused by accidental leakage of high-pressure hydrogen and inhibit gas cloud explosion; and the structure is simple, and the economic advantage is obvious.)

防爆双层高压氢气储罐

技术领域

本发明属于氢气安全利用技术领域，具体涉及一种防爆双层高压氢气储罐。

背景技术

随着传统化石能源(石油和煤)的过度开发利用，其储量日益枯竭，并且引发了一系列严重的环境、生态和社会问题。而开发和利用新的替代能源是解决这些问题的重要举措。氢气，因为其清洁(反应产物只有水)和高效的特点，被誉为是未来的能源之星。然而氢气利用的安全性一直是制约氢能产业发展的主要瓶颈之一。

氢气储存安全是贯穿氢气利用(包括生产、存储、运输和使用)各个环节的核心问题。国内外研究表明，从经济效益和能量利用的角度出发，高压储氢是最优的选择。但因为氢气具有燃烧极限宽、点火能量低、火焰传播速度快、氢脆等危险特点，一旦发生高压氢气的意外泄漏，可能引发火灾和***事故。特别的，高压氢气泄漏在没有任何外部点火源作用的情况下，会发生自燃并形成强烈的喷射火焰，甚至引发气云***。

目前现有的储罐结构也主要分为单层和双层两种。其中单层结构，因为制造简单和价格低廉，使用更为广泛。双层结构储罐，主要也是利用夹层(抽真空或填充物料)实现保温隔热的功能。因此，不论是单层还是双层储罐结构，都无法满足安全存储高压氢气的迫切需要，特别是对可能发生的高压氢气意外泄漏燃爆事故，不能达到有效的控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，本发明将提供一种能够有效防止高压氢气泄漏自燃和抑制气云***的双层高压氢气储罐。

本发明的技术方案如下：

一种防爆双层高压氢气储罐，所述的储罐包括罐体和设置于所述的罐体的罐座，所述的罐体具有用于容纳高压氢气的内罐以及与所述的内罐形成夹层的外罐，所述的夹层内填充有抑爆剂，所述的抑爆剂可以为水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂，优选液态水、压缩氮气、液态氮气、压缩二氧化碳、液态二氧化碳、或其他抑爆剂，所述的外罐设置有抑爆剂进口和抑爆剂出口，所述的内罐设置与外罐连接并通至罐外的氢气进出口。

优选地，所述的内罐和外罐通过所述的罐座连接。

优选地，所述的罐体为所述的罐体为钢罐体、玻璃钢罐体、碳纤维罐体或高分子材料罐体。

优选地，所述罐体为立式圆柱型罐体、卧式圆柱型罐体、或球型罐体。

较佳地，所述的氢气进出口设置成与所述的夹层相隔离。

本发明的技术效果如下：

本发明的储罐特别适用于高压氢气，首次采取二氧化碳、氮气等抑爆剂填充储罐夹层。一方面，氢气扩散性强，且对储罐材料可能产生氢脆破坏，另一方面，氢气储罐可能受到意外的撞击、跌落或挤压而破坏，这都可能造成所储存的高压氢气发生泄漏。当内罐发生氢气泄漏时，氢气会与夹层内的填充物料(液态水，压缩或液态氮气、二氧化碳，或其他抑爆剂)混合，形成惰化的气体混合物，显著降低了燃爆风险。如果外罐随后也发生破裂并泄漏，该高压气体混合物不会发生泄漏自燃，显著降低了泄漏事故的直接危害。

当内外罐同时发生破坏并引起高压氢气泄漏时，夹层内的填充物料(液态水，压缩或液态氮气、二氧化碳，或其他抑爆剂)会随氢气一起泄漏，并通过物理抑制和化学动力学抑制的双重效应，防止高压氢气泄漏自燃的发生。

泄漏到储罐外部的氢气，由于混合了水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂，这些介质的物理和化学抑爆效应，能够显著降低气云***的发生概率及破坏威力。

在本发明提供的在夹层中填充有抑爆剂的储罐中，抑爆剂如水、二氧化碳和氮气，可以通过提高发生泄漏自燃所需的初始压力条件，从而大大降低发生概率；另一方面，可以通过显著降低气云***产生的超压，从而有效弱化***的破坏威力。

因此，本发明提供的储罐可以有效防止高压氢气意外泄漏发生自燃和抑制气云***；且结构简单，经济性优势明显。

附图说明

图1为本发明提供的卧式圆柱型储罐示意图。

图2为本发明提供的立式圆柱型储罐示意图。

图3为本发明提供的球型储罐示意图。

图中标号为：

1-外罐

2-内罐

3-夹层

4-氢气进出口

5-抑爆剂进口

6-抑爆剂出口

7-罐座

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来做进一步的描述。

图1～图3分别为卧式圆柱型储罐、立式圆柱型储罐和球型储罐的示意图。其中，罐体为双层结构，由内罐2和外罐1组成，内罐2、外罐1通过罐座7连接为整体；内罐2、外罐1之间形成夹层3，夹层3内填充有抑爆剂，所述的抑爆剂可以为液态水、压缩氮气、液态氮气、压缩二氧化碳、液态二氧化碳，或其他抑爆剂，外罐1设置有抑爆剂进口5和抑爆剂出口6，用于向夹层3中填充或放出抑爆剂填充物；内罐2设置与外罐1连接并通至罐外的氢气进出口4，其中，氢气进出口4的管道与夹层3相隔离设置。

本发明所述储罐的夹层内填充物为水、二氧化碳、氮气或其他抑爆剂。其中液态二氧化碳和氮气，除具有气态抑制作用以外，其自身的低温和相变吸热作用，能够大大降低高压氢气泄漏过程的气体和环境温度，从而更加有效地防止高压氢气泄漏自燃和抑制气云***。

本发明未详细阐述的部分均属于本领域公知技术，在此不再赘述，且不影响本发明技术方案的实现和完整实施。

本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。