氢气低压储存的方法与流程

本发明涉及氢能源储存，具体为氢气低压储存的方法。

背景技术：

1、氢能是一种理想的清洁能源，具有巨大的发展潜力。然而作为元素周期表上的第一号元素,氢的原子半径非常小，因而氢气能穿过大部分肉眼看不到的微孔，在高温、高压下，氢气甚至可以穿过很厚的钢板，此外，氢气化学性质非常活泼，稳定性极差，泄露后易发生燃烧和爆炸，这些问题无一不限制了氢气储存利用技术的发展，如何方便、高效的储存氢气成为亟待解决的问题。

2、储氢技术按存储原理分为物理储氢和化学储氢两大类，物理储氢主要有液化储存、高压储存、低温压缩储存等；化学储氢有金属氢化物储氢、活性碳吸附储存、碳纤维和碳纳米管储存、有机液氢化物储氢、无机物储氢等；还有一些仍在探索开发阶段的技术，例如玻璃微球储氢、无机物储氢、高压液氢复合技术、储氢合金与高压复合技术以及地下岩洞储氢等等。

3、考虑方便、高效、成本等问题，在上述技术中，物理储氢的高压气态储氢仍是目前最受工业化认可的储氢技术。然而，现阶段广泛使用的金属材料，特别是可用于制造高压容器的高强度材料，与氢长时接触时，都会受到氢脆的影响，即发生强度和塑性显著降低，以及低应力下的氢致滞后断裂等，一般统称为氢脆或氢损伤。氢脆风险的存在将可能导致氢气储罐发生失效，加之氢气的易燃易爆特性，极易引发火灾、爆炸甚至重大灾难。因此，氢气储氢特别是高压氢气储氢对储罐条件要求较高，在未完全解决清脆问题前，高压气态储氢显然并不是氢气储存的最终解决方案。

4、曼型(m.a.n型)柜，又称曼型干式煤气柜、稀油密封型煤气柜，目前该柜形在我国广泛用于存储高炉煤气与焦炉煤气，其外部是由立柱、l型钢侧板组成的壳体结构，内部设有活塞结构，活塞周边通过稀油密封装置实现密封，曼型柜可以通过活塞的升降实现对煤气管网压力的调节和稳定，是钢铁企业调节煤气管网压力、防止煤气放散的重要设备；如果可以将曼型柜应用于氢气储存，则可以省去很多研发设计的时间和费用，然而可惜的是，由于上述氢气穿透性强、易燃易爆等问题，曼型柜无法用于氢气储存。因此，亟需氢气低压储存的方法来解决这个问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供氢气低压储存的方法，以解决曼型柜不能用于氢气储存的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：氢气低压储存的方法，包括以下具体内容：制作专用于氢气低压储存的曼型柜，其中柜体和固设在其下端的柜底均采用外、中、内三层结构，外层为增强纤维层，中间层为冷弯弧形骨架钢板，内层粘结密封用的氟橡胶层，柜体采用多个侧板分段焊接，两相邻侧板间焊接有立柱，柜体横截面为圆形；

3、按照曼型柜的结构，将圆筒形的柜体竖直设置，其上端固设有柜顶，柜体内壁滚动连接有活塞，其外周与柜体内壁间设有稀油密封装置用于隔绝活塞上下两端的空间；

4、活塞的下端面粘结氟橡胶层用于密封，活塞下端面、柜体内侧壁、柜底上端面之间的空间为氢气储存腔室，其容积不超过300000m3；活塞为球冠形，其上端面用于放置配重块提供氢气输送所需压力，柜顶上端开口用于吊设配重块；

5、在柜体两侧的下端开口分别连接氢气进口管道和氢气出口管道，在柜底上端位于柜体内周处固设环形空心架体，且令架体高度高于氢气进口管道和氢气出口管道与柜体的连接处上端，架体上端为活塞活动范围最下端，架体下端设有油槽；

6、氢气储存腔室内未储存氢气时，活塞坐落在柜底上，根据所需储气压力，在活塞上端吊设放置配重块；当氢气储气腔由氢气进口管道逐步进气，且达到一定的压力时，活塞被氢气顶升；当活塞上升至顶部，氢气储气腔达到最大储气量；在氢气储气腔向外送气时，根据所需送气压力，在活塞上端吊设放置配重块，氢气由氢气出口管道向外压出，活塞逐渐下降。

7、优选的，氢气进口管道连接有安全放散管，氢气进口管道上还设有压力测点和温度测点，安全放散管上设有安全阀件。

8、优选的，柜体上部的一侧连接有紧急放散管，其连接位置到柜顶下端的竖直间距大于活塞位于柜体内部顶端时活塞下端到柜顶下端的竖直间距。

9、优选的，紧急放散管接近柜体的一端设有压力测点、温度测点和与二者信号连接的放散阀。

10、优选的，柜顶的上端开口外侧安装有风帽，开口处吊设有临时救护装置和吊笼。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、该氢气低压储存的方法，采用配重块控制储存和送气压力，贮气压力较低，在原有曼型柜的基础上改变了柜体和柜底的结构，并且将整个储气腔室氢气可接触到的内壁都用氟橡胶进行密封，在低压情况下，可十分有效地应对氢气穿透性强的问题，密封效果好；由于整个储气为低压环境，更容易安全可靠运行，极大程度减少了高压氢气易泄露带来的安全隐患。

13、2、该氢气低压储存的方法，可借鉴已十分成熟的曼型煤气柜快速完成柜型设计，有利于节约设计和实验成本，且可以借鉴大量的曼型柜相关分析软件，有利于低压氢气储存技术的快速成型。

技术特征：

1.氢气低压储存的方法，其特征在于，包括以下具体内容：

2.根据权利要求1所述的氢气低压储存的方法，其特征在于：所述氢气进口管道(10)连接有安全放散管(12)，氢气进口管道(10)上还设有压力测点和温度测点，安全放散管(12)上设有安全阀件。

3.根据权利要求1所述的氢气低压储存的方法，其特征在于：所述柜体(1)上部的一侧连接有紧急放散管(13)，其连接位置到柜顶(3)下端的竖直间距大于活塞(4)位于柜体(1)内部顶端时活塞(4)下端到柜顶(3)下端的竖直间距。

4.根据权利要求3所述的氢气低压储存的方法，其特征在于：所述紧急放散管(13)接近柜体(1)的一端设有压力测点、温度测点和与二者信号连接的放散阀。

5.根据权利要求1所述的氢气低压储存的方法，其特征在于：所述柜顶(3)的上端开口外侧安装有风帽(7)，开口处吊设有临时救护装置(8)和吊笼(9)。

技术总结
本发明公开了氢气低压储存的方法，涉及氢能源储存技术领域，为解决曼型柜不能用于氢气储存的问题；本发明柜体和柜底采用外、中、内三层结构，外层为增强纤维层，中间层为冷弯弧形骨架钢板，内层粘结密封用的氟橡胶层，柜体采用多个侧板分段焊接，两相邻侧板间焊接有立柱，柜体横截面为圆形；活塞的下端面粘结氟橡胶层用于密封，活塞为球冠形，其上端面用于放置配重块提供氢气输送所需压力；在柜体两侧的下端开口分别连接氢气进口管道和氢气出口管道，在柜底上端位于柜体内周处固设环形空心架体；本发明在曼型柜基础上改进而来，贮气压力较低，可有效应对氢气穿透性强的问题，密封效果好、运行安全可靠。

技术研发人员：杨猛,张紫晓,高峰
受保护的技术使用者：中冶华天工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/23