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CN106764402A - 低温介质贮罐 - Google Patents

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CN106764402A
CN106764402A CN201510816036.1A CN201510816036A CN106764402A CN 106764402 A CN106764402 A CN 106764402A CN 201510816036 A CN201510816036 A CN 201510816036A CN 106764402 A CN106764402 A CN 106764402A
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pressurd vessel
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inner container
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代秋桐
陈晓晶
陆江峰
施剑峰
刘汉鹏
王健
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Zhangjiagang CIMC Sanctum Cryogenic Equipment Co Ltd
CIMC Enric Investment Holdings Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
China International Marine Containers Group Co Ltd
Zhangjiagang CIMC Sanctum Cryogenic Equipment Co Ltd
CIMC Enric Investment Holdings Shenzhen Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种低温介质贮罐，包括外壳、低温介质内容器和冷媒内容器；低温介质内容器用以盛装低温介质，所述低温介质内容器设置于所述外壳中，并与外壳之间具有间隔；冷媒内容器用以盛装冷媒，且所述冷媒的温度低于所述低温介质的温度；所述冷媒内容器设置于所述外壳中，将冷媒的冷量向所述低温介质内容器传递，所述冷媒内容器与所述外壳、所述低温介质内容器之间均具有间隔；所述外壳、所述低温介质内容器、所述冷媒内容器相间隔而构成的夹层空间为绝热空间。本发明通过内置冷源减少低温介质的气化，结构简单、高效快捷。

Description

低温介质贮罐
技术领域
本发明涉及低温储存设备领域，特别涉及一种低温介质贮罐。
背景技术
近年来，随着环境污染日益严重，清洁能源越发受到人们的青睐，但LNG在生产、储运过程中不可避免的吸收热量，产生蒸发气体（BOG），由此造成的损耗较大，不仅在一定程度上污染环境，形成安全隐患，而且造成资源浪费，因此，减少甚至不排放BOG的LNG贮罐显得尤为重要。
目前实现BOG不排放主要是采用再液化的处理方式，实现方式主要有两种：一种是将冷凝装置直接安装在贮罐顶部，将BOG气体在贮罐内直接液化，如中国实用新型专利ZL201320230481.6（公告号：CN203298560U）公开一种LNG贮罐内BOG液化系统，该专利中采用液氮压缩装置，结构不够灵活，且易漏热。另一种是将BOG从低温贮罐中引出再液化之后返回低温贮罐，这种方式中，BOG的再液化主要使用到的是液化回收装置，如中国实用新型专利ZL201320237880.5（CN203249465U）公开一种BOG再液化装置，其通过增压BOG气体，循环压缩制冷实现再液化，但该结构工作复杂，制冷量较低。为了实现液化回收装置最大换热，达到最大换热效果，绝热结构至关重要，如中国发明专利申请201410020565.6（公开号为CN103759497A）公开了一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，但该专利申请的方案中无真空绝热保护，因而易造成热量损失以及制冷效果不够理想的问题。
发明内容
基于现有技术的问题，本发明提供一种高效、便捷实现蒸发气低排放甚至不排放的低温介质贮罐。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低温介质贮罐，包括外壳、低温介质内容器和冷媒内容器；低温介质内容器用以盛装低温介质，所述低温介质内容器设置于所述外壳中，并与外壳之间具有间隔；冷媒内容器用以盛装冷媒，且所述冷媒的温度低于所述低温介质的温度；所述冷媒内容器设置于所述外壳中，将冷媒的冷量向所述低温介质内容器传递，所述冷媒内容器与所述外壳、所述低温介质内容器之间均具有间隔；所述外壳、所述低温介质内容器、所述冷媒内容器相间隔而构成的夹层空间为绝热空间。
优选地，所述低温介质贮罐还包括导热结构；所述导热结构位于所述外壳内，连接所述冷媒内容器和所述低温介质内容器，以将冷媒冷量传递至所述低温介质内容器。
优选地，所述导热结构为金属导热件；金属导热件一端固定连接所述冷媒内容器，金属导热件另一端固定连接所述低温介质内容器，从而将冷媒内容器的冷量传递至所述低温介质内容器。
优选地，所述导热结构为换热管路；所述换热管路连接所述冷媒内容器并与所述冷媒内容器内部相连通，所述换热管路在所述夹层空间内延伸至所述低温介质内容器处，将换热管路中冷媒的冷量向低温介质内容器内传递。
优选地，所述导热结构包括金属导热件和换热管路；所述金属导热件一端固定连接所述冷媒内容器，金属导热件另一端固定连接所述低温介质内容器，从而将冷媒内容器的冷量传递至所述低温介质内容器；所述换热管路连接所述冷媒内容器并与所述冷媒内容器内部相连通，所述换热管路在所述夹层空间内延伸至所述低温介质内容器处，将换热管路中冷媒的冷量向低温介质内容器内传递。
优选地，所述金属导热件呈两端开口的筒状，两端的开口分别连接所述冷媒内容器和所述低温介质内容器，金属导热件内部绝热。
优选地，所述金属导热件的材质为低温钢，金属导热件分别与所述冷媒内容器和所述低温介质内容器焊接固定。
优选地，所述金属导热件上设有通孔，而使金属导热件内部与所述夹层空间相通。
优选地，所述换热管路伸入所述低温介质内容器内；所述换热管路包括冷却管、进管和出管；冷却管位于所述低温介质内容器内；进管一端连接所述冷却管的进口，另一端连接所述冷媒内容器并与冷媒内容器内部相连通；出管一端连接所述冷却管的出口，另一端位于所述低温介质内容器外。
优选地，所述冷却管从所述低温介质内容器的一端伸入低温介质内容器中，并延伸至靠近低温介质内容器的另一端。
优选地，所述冷却管盘绕设置于所述低温介质内容器内。
优选地，所述出管在所述夹层空间内延伸至所述外壳处，并通过一延伸管与外壳外部相通，所述延伸管上设有控制阀。
优选地，所述换热管路贴合于所述低温介质内容器的外壁。
优选地，所述换热管路在所述低温介质内容器的外壁盘绕设置。
优选地，所述换热管路从靠近所述冷媒内容器底部处与冷媒内容器内部相连通。
优选地，所述冷媒内容器与所述低温介质内容器在所述外壳内沿外壳纵向间隔布置。
优选地，所述低温介质内容器和所述冷媒内容器均包括筒体和位于筒体两端的封头，低温介质内容器和冷媒内容器的其中一端封头相对。
优选地，所述冷媒内容器下部连接有冷媒进液管，冷媒内容器的气相空间连接有排放管道，所述冷媒进液管和所述排放管道伸出所述外壳外。
优选地，所述夹层空间采用真空粉末绝热结构或多层缠绕绝热结构或复合绝热结构。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的低温介质贮罐中，在外壳内同时密封低温介质内容器和冷媒内容器，以冷媒内容器所盛装的温度低于低温介质温度的冷媒作为内部冷源，将冷媒的冷量传递至低温介质内容器中，抑制低温介质内容器中低温介质蒸发气的产生量，实现更长时间的蒸发气零排放。冷量传递在外壳绝热空间内进行，冷量损失小，冷量传递快捷高效，有效减少甚至避免蒸发气的排放。
附图说明
图1是本发明低温介质贮罐第一实施例的结构示意图。
图2是本发明低温介质贮罐第二实施例的结构示意图。
图3是本发明低温介质贮罐第三实施例的结构示意图。
图4是本发明低温介质贮罐第四实施例的结构示意图。
附图标记说明如下：1、外壳；11、筒体；12、左封头；13、右封头；2、LNG内容器；21、筒体；22、左封头；23、右封头；3、液氮内容器；31、筒体；32、左封头；33、右封头；36、液氮进液管；37、进液阀；4、夹层空间；5、金属导热件；6、换热管路；61、冷却管；62、进管；63、出管；66、延伸管；67、控制阀。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明提供一种低温介质贮罐，在该低温介质贮罐中集成设置有低温介质内容器和冷媒内容器，在冷媒内容器盛装温度低于低温介质温度的冷媒，利用冷媒的低温对低温介质进行保冷，减少低温介质的气化。
该低温介质贮罐适用于多种低温介质的储存，如LNG、液态乙烯、液氩等；相应地，使冷媒温度低于储存的低温介质温度即可，例如液氮等。
作为一种典型的应用，这种低温介质贮罐可以作为液化天然气贮罐，即其所储存的低温介质为LNG，而冷媒内容器中所盛装的冷媒可采用液氮。以下以储存LNG为例，对本发明的结构进行具体介绍。
在以下各实施例中，将低温介质贮罐直接称为“液化天然气贮罐”，低温介质容器称为“LNG内容器”，冷媒内容器称为“液氮内容器”。
第一实施例，请参阅图1所示的结构。
本实施例的液化天然气贮罐具有一外壳1，外壳1内同时密封设置有用于盛装LNG的LNG内容器2和用于盛装液氮的液氮内容器3。
LNG内容器2与外壳1之间、LNG内容器2与液氮内容器3之间，以及液氮内容器3与外壳1之间均具有间隔，三者相间隔构成夹层空间4，该夹层空间4为绝热空间，可采用真空粉末绝热结构或多层缠绕绝热结构或复合绝热结构。
图1所示的液化天然气贮罐为卧式贮罐，外壳1、LNG内容器2和液氮内容器3均由筒体11、21、31以及分别位于筒体11、21、31两端的左封头12、22、32和右封头13、23、33构成。
外壳1、LNG内容器2和液氮内容器3的中轴线在同一条直线上，LNG内容器2和液氮内容器3在外壳1内沿外壳1纵向左右间隔分布，LNG内容器2的右封头23与液氮内容器3的左封头32相对。
该液化天然气贮罐还可以为立式贮罐，LNG内容器2和液氮内容器3在外壳1内沿外壳1纵向上下间隔布置。其中，较优地可将液氮内容器3置于上部，以获得更高的液化效率。
本实施例的液化天然气贮罐中，以液氮内容器3所盛装的液氮作为内部冷源，液氮提供的冷量在由外壳1所围住的空间内通过冷量辐射传递给LNG内容器2，抑制LNG内容器2中BOG的产生量，实现更长时间的BOG零排放。
液氮内容器3下部连接有液氮进液管36，以进行液氮的补充。液氮进液管36从液氮内容器3内部穿过液氮内容器3的右封头33和外壳1的右封头13伸到外壳1外，位于外壳1之外的液氮进液管36上设置有进液阀37。液氮内容器3的气相空间还连接有排放管道（图中未示出），排放管道伸出外壳1外，如液氮内容器3中压力达到设定值，可以通过该排放管道向外界释放压力。
本实施例中，冷量的传递通过冷量辐射实现，在低温介质与冷媒温差较大时可获得更好的效果。在其他实施例中，液氮内容器3向LNG内容器2传递冷量还可通过导热结构来实现，导热结构设置于外壳1内，并连接LNG内容器2与液氮内容器3，导热结构可采用多种结构形式，以下通过几个具体实施例进行详细说明。
第二实施例，请参阅图2所示的结构。
本实施例的液化天然气贮罐中，导热结构为一金属导热件5。
金属导热件5一端固定连接液氮内容器3，金属导热件5另一端固定连接LNG内容器2，从而将液氮内容器3的冷量传递至LNG内容器2。
该结构中，通过金属导热件5实现接触换热，金属导热件5直接作为冷量传递媒介，将冷量传递至LNG内容器2，对LNG内容器2有缓慢冷却作用，从而降低LNG内容器2中BOG的产生量。金属导热件5的材质为低温钢，具体可为奥氏体不锈钢等。
金属导热件5呈两端开口的筒状，其左端开口与LNG内容器2的右封头23连接，右端开口与液氮内容器3的左封头32连接。连接方式可采用焊接。
本实施例中，金属导热件5为等截面圆筒结构，在其他变形结构中，金属导热件5还可以是变截面圆筒结构，金属导热件5的截面形状也不限于圆形，可依据实际情况进行设计。另外还可以增大金属导热件5的直径，使金属导热件5分别与LNG内容器2的筒体21、液氮内容器3的筒体31相连接。
金属导热件5内部绝热，作为一较优的实现方式，可在金属导热件5上设置通孔（图中未示出），使得金属导热件5内部与夹层空间4相通，与夹层空间4采用相同的绝热结构。
金属导热件5一方面可以如上所述起到冷量传递的作用，另一方面还可以起到连接支撑的作用。
通过金属导热件5对LNG内容器2和液氮内容器3的连接，可以将这三者视为一个刚性整体，灵活设置该整体支撑于外壳1中的支撑结构。支撑结构可按现有低温贮罐的结构设置为两点支撑、八点支撑或其他可行的支撑方案，在八点支撑方案中，支撑结构还可以是设置在金属导热件5与外壳1之间。
第三实施例，请参阅图3所示的结构。
本实施例的液化天然气贮罐中，导热结构为换热管路6。
换热管路6连接液氮内容器3并与液氮内容器3内部相连通，换热管路6提供了供液氮流动的通路，液氮可从液氮内容器3中进入换热管路6。换热管路6在夹层空间4内延伸至LNG内容器2处，将换热管路6中液氮的冷量向LNG内容器2内传递。
本实施例中，换热管路6伸入LNG内容器2内，液氮的冷量经换热管路6向LNG内容器2内传递，实现BOG的快速液化，从而降低LNG内容器2中BOG的产生量。具体地，该换热管路6包括冷却管61、进管62和出管63。
冷却管61位于LNG内容器2内，靠近LNG内容器2的顶部，冷却管61中液氮的冷量经与LNG内容器2中的蒸发气进行热交换而传递给LNG内容器2。为增加换热面积，冷却管61盘绕设置于LNG内容器2内，增加冷却管61的总长度。
同时，冷却管61还从LNG内容器2轴向的一端伸入LNG内容器2中，并延伸至靠近LNG内容器2轴向的另一端，增加冷却管61在LNG内容器2中的布置范围，提高换热效果。在本实施例中，冷却管61从LNG内容器2的右封头23伸入LNG内容器2的气相空间，并向左延伸至靠近LNG内容器2的左封头22。
进管62一端冷却管61的进口，另一端连接液氮内容器3并与液氮内容器3内部相连通，从而将液氮内容器3中的液氮导入至冷却管61中。
进管62从靠近液氮内容器3底部处与液氮内容器3内部相连通，以在液氮内容器3中液位较低时仍能实现液氮传递。本实施例中，进管62连接液氮内容器3的左封头32下部，在其他方式中，进管62还可以从液氮内容器3的筒体31底部进入液氮内容器3中，具体可依夹层空间4的大小而定。进管62在夹层空间4内向上延伸，再与冷却管61相连。
出管63一端冷却管61的出口，另一端位于LNG内容器2外，将向LNG内容器2内释放冷量后的氮气排出。
本实施例中，出管63在夹层空间4内延伸至外壳1的右封头13处，再通过延伸管66与外壳1外部相通，延伸管66上设有控制阀67。从延伸管66输出的氮气可以直接排向大气，也可连接其他用气设备，或在外部再冷却液化后重复使用。通过控制阀67控制液氮流通，并可以适时关闭，防止LNG内容器2过度降压。
在本实施例中，换热管路6还可以不伸入LNG内容器2中，而是贴合于LNG内容器2的外壁，液氮的冷量传递给LNG内容器2，对LNG内容器2进行缓慢冷却，从而降低LNG内容器2中BOG的产生量。为提高该热交换的效率，可将换热管路6盘绕设置于LNG内容器2的外壁。
与换热管路6伸入LNG内容器2类似地，换热管路6较优地从靠近液氮内容器3底部处与液氮内容器3内部相连通。另外，换热管路6中经换热后的氮气同样可导出至外壳1外。
第四实施例，请参阅图4所示的结构。
本实施例的液化天然气贮罐中，导热结构包括第二实施例中的金属导热件5和第三实施例中的换热管路6。
金属导热件5的具体结构可参照第二实施例的说明，换热管路6的具体结构可参照第三实施例的说明，此处不再重复。换热管路6在夹层空间4中延伸时，可从金属导热件5外绕过，也可从金属导热件5中穿过。
本实施例中同时采用金属导热件5接触换热和液氮流通换热的形式，可具有更好的冷量传递效果。
在上述第二实施例至第四实施例中，外壳1、LNG内容器2、液氮内容器3及相应的其他结构特征均参照第一实施例。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种低温介质贮罐，其特征在于，包括：
外壳；
低温介质内容器，用以盛装低温介质；所述低温介质内容器设置于所述外壳中，并与外壳之间具有间隔；
冷媒内容器，用以盛装冷媒，且所述冷媒的温度低于所述低温介质的温度；所述冷媒内容器设置于所述外壳中，将冷媒的冷量向所述低温介质内容器传递，所述冷媒内容器与所述外壳、所述低温介质内容器之间均具有间隔；
所述外壳、所述低温介质内容器、所述冷媒内容器相间隔而构成的夹层空间为绝热空间。
2. 根据权利要求1所述的低温介质贮罐，其特征在于，还包括导热结构；所述导热结构位于所述外壳内，连接所述冷媒内容器和所述低温介质内容器，以将冷媒冷量传递至所述低温介质内容器。
3. 根据权利要求2所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述导热结构为金属导热件；金属导热件一端固定连接所述冷媒内容器，金属导热件另一端固定连接所述低温介质内容器，从而将冷媒内容器的冷量传递至所述低温介质内容器。
4. 根据权利要求2所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述导热结构为换热管路；
所述换热管路连接所述冷媒内容器并与所述冷媒内容器内部相连通，所述换热管路在所述夹层空间内延伸至所述低温介质内容器处，将换热管路中冷媒的冷量向低温介质内容器内传递。
5. 根据权利要求2所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述导热结构包括金属导热件和换热管路；
所述金属导热件一端固定连接所述冷媒内容器，金属导热件另一端固定连接所述低温介质内容器，从而将冷媒内容器的冷量传递至所述低温介质内容器；
所述换热管路连接所述冷媒内容器并与所述冷媒内容器内部相连通，所述换热管路在所述夹层空间内延伸至所述低温介质内容器处，将换热管路中冷媒的冷量向低温介质内容器内传递。
6. 根据权利要求3或5所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述金属导热件呈两端开口的筒状，两端的开口分别连接所述冷媒内容器和所述低温介质内容器，金属导热件内部绝热。
7. 根据权利要求6所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述金属导热件的材质为低温钢，金属导热件分别与所述冷媒内容器和所述低温介质内容器焊接固定。
8. 根据权利要求6所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述金属导热件上设有通孔，而使金属导热件内部与所述夹层空间相通。
9. 根据权利要求4或5所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述换热管路伸入所述低温介质内容器内；所述换热管路包括：
冷却管，位于所述低温介质内容器内；
进管，一端连接所述冷却管的进口，另一端连接所述冷媒内容器并与冷媒内容器内部相连通；
出管，一端连接所述冷却管的出口，另一端位于所述低温介质内容器外。
10. 根据权利要求9所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述冷却管从所述低温介质内容器的一端伸入低温介质内容器中，并延伸至靠近低温介质内容器的另一端。
11. 根据权利要求9所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述冷却管盘绕设置于所述低温介质内容器内。
12. 根据权利要求9所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述出管在所述夹层空间内延伸至所述外壳处，并通过一延伸管与外壳外部相通，所述延伸管上设有控制阀。
13. 根据权利要求4或5所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述换热管路贴合于所述低温介质内容器的外壁。
14. 根据权利要求13所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述换热管路在所述低温介质内容器的外壁盘绕设置。
15. 根据权利要求4或5所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述换热管路从靠近所述冷媒内容器底部处与冷媒内容器内部相连通。
16. 根据权利要求1-5任一项所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述冷媒内容器与所述低温介质内容器在所述外壳内沿外壳纵向间隔布置。
17. 根据权利要求16所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述低温介质内容器和所述冷媒内容器均包括筒体和位于筒体两端的封头，低温介质内容器和冷媒内容器的其中一端封头相对。
18. 根据权利要求1所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述冷媒内容器下部连接有冷媒进液管，冷媒内容器的气相空间连接有排放管道，所述冷媒进液管和所述排放管道伸出所述外壳外。
19. 根据权利要求1所述的低温介质贮罐，其特征在于，所述夹层空间采用真空粉末绝热结构或多层缠绕绝热结构或复合绝热结构。
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