專利名稱：用于儲存加壓的氣體的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于儲存加壓的氣體的儲存設備/系統(tǒng)。該設備特別適用于儲存壓縮氣態(tài)氫，并可連接到氫氣燃料補給系統(tǒng)。本發(fā)明也可應用到例如碳氫化合物的其它氣體，該碳氫化合物通常被儲存以用于工業(yè)目的、用于為車輛加油或用于加熱目的。
背景技術：
通常，氣態(tài)氫儲存在各種尺寸的受壓圓筒形罐(壓力容器)內(nèi)。這些筒體或者由鋼制成，或者由包括氣密襯套(通常為金屬或塑料)和纖維封套的復合材料制成。通常，儲存設備包括與氣體管道(氣體供給管道及氣體排放管道)相互連接的若干單獨的容器。通常，容器以矩形樣式設置并由金屬框架支撐，該金屬框架將容器相對于彼此保持就位，并支撐整個一束容器或一疊容器。容器的軸線水平地(一疊或多疊)或豎直地(一束或多束) 定向。通常，儲存設備放置在戶外或地平面上方。有時容置在輕鋼結構內(nèi)或更堅固的混凝土結構內(nèi)。可替代地，所述設備可以掩埋在地平面以下，以便提供改進的保護使其免受外部影響，比如避免鄰近火源的輻射或由爆炸引起的破壞。將罐放置在地下可以節(jié)省空間，尤其在市區(qū)(即加油站)是這樣。由于這使得對容器和互連的管道的檢測非常困難并且需要昂貴的措施防止腐蝕(例如外部罐表面的涂層和/或安裝用于保護陰極的犧牲陽極)，所以該替代方案很少使用。泄露檢測——尤其與未被覆蓋的戶外設備相結合的泄漏檢測——是個主要的問題，這是由于少量泄露很快就會被稀釋并且很難定位。其它已知的地下設備會允許氣體泄露不受控制地滲透通過水池(basin)的頂部，因此這引起潛在風險并使泄露的檢測更加困難。為了克服檢測被掩埋容器所涉及的困難而同時維持安全特征，在NL-C-1001796中提出了一種用于儲存液體或氣態(tài)碳氫化合物的系統(tǒng)。容器浸沒在填充有比如水的液體的水池中。因此，保護容器免受外部影響，比如火源和爆炸，同時通過降低水池中的水平面，可以容易地檢測容器?？蛇x擇地，水池的頂部可以用木頭、鋼或混凝土元件覆蓋。然而，所述系統(tǒng)使氣體泄露檢測困難。所述系統(tǒng)會允許氣體泄露不受控制地滲透通過水池的頂部，因此這引起未檢測的爆炸性氣體混合物的潛在風險。由本申請人提交的W02006/088378A1描述了一種設備，該設備包括至少一個水池，該水池填充有液體；一個或多個壓力容器，該壓力容器位于所述水池內(nèi)以儲存所述氣體，壓力容器包括連接到氣體供應處和氣體排放網(wǎng)絡的連接部和互聯(lián)管道；錨定系統(tǒng)，該錨定系統(tǒng)用于支撐所述容器；在下側6上具有傾斜表面的蓋，所述蓋用于覆蓋所述水池，所述蓋會將在所述水池內(nèi)發(fā)生任何氣體泄露導向通氣孔并通過通氣孔；以及位于所述通氣孔內(nèi)的至少一個氣體檢測裝置。W02006/088378A1提供了一種用于儲存加壓的氣體的設備，該設備允許及時檢測非常少量的氣體泄露，這提高了優(yōu)于前述地下儲存系統(tǒng)的設備的安全性，由于覆蓋區(qū)域的大部分可以用于其他目的，因此該設備需要比傳統(tǒng)設備更小的區(qū)域，并產(chǎn)生用于氣體的更均勻的儲存溫度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于儲存氣體的進一步改進的技術，尤其是關于安全、早期泄露檢測、節(jié)省成本和簡化維修的技術。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)權利要求I的特征性描述所述的氣體儲存設備/系統(tǒng)實現(xiàn)這些目的和其他目的。在從屬權利要求中描述了更有利的實施例和特征。根據(jù)本發(fā)明的氣體儲存系統(tǒng)包括套罐構造，其中，內(nèi)罐設置為容納氣體，外罐設置為提供流體填充環(huán)狀空間。該構造提供了優(yōu) 于W02006/088378A1中提供的方案的多個優(yōu)
占-
^ \\\ 外罐和流體填充環(huán)狀空間提供了附加的安全屏障， 所需液體的容量最小化(低成本、改進的溫度控制、降低的環(huán)境風險)， 用于檢測和維修的可接近性被進一步地改善， 將整個儲存分成較小的子模塊提高了安全性， 在使用標準的設計元件的同時允許更靈活的模塊設計。
現(xiàn)將參照附圖舉例說明本發(fā)明，其中圖I是示出本發(fā)明的一個實施例的俯視圖，圖2a是示出本發(fā)明的包括“隆起部”的另一實施例的俯視圖，圖2b是示出本發(fā)明的包括“成角度的裝置”的另一實施例的俯視圖，圖2c是示出本發(fā)明的包括“直立設置”的另一實施例的俯視圖，圖3是示出組合體(bank)實施例的俯視圖，以及圖4是示出另一組合體實施例的俯視圖。
具體實施例方式現(xiàn)參照圖1，加壓罐I以套罐構造容納在圍罐3內(nèi)。環(huán)形或環(huán)繞空間2設置在加壓罐I和圍罐3之間，并且該環(huán)形或環(huán)繞空間2填充有適當?shù)牧黧w。流體可以是水、乙二醇或具有適當特性——比如惰性、穩(wěn)定形、吸收氣體的能力等——的任何其它適當?shù)牧黧w。流體也可以具有適當?shù)幕衔锘蛱砑觿?，以便允許改變流體的顏色、增強或降低流體的傳導性或其它可能有助于氣體檢測裝置檢測氣體泄露的特性。由于根據(jù)本發(fā)明僅在內(nèi)罐和外罐之間的環(huán)隙或空間2中填充流體，所以逸出的可燃氣體與空氣或某些其它氣體之間的接觸僅出現(xiàn)在預先限定的通氣區(qū)域4，該通氣區(qū)域4裝配有通氣管5和氣體檢測裝置。這極大地降低了未經(jīng)檢測的爆炸氣體混合物的風險，并使在包括兩個或多個單獨罐的構造中定位泄露容器變得容易。每個罐包括通過環(huán)繞空間2和圍罐3從加壓罐I伸出的連接件7。該連接件7用于給罐填充加壓氣體并在隨后根據(jù)需要排出氣體。該套罐構造有效地保護每個儲存容器不受外部的影響，比如鄰近火源的輻射、夕卜部爆炸的沖擊或涉及車輛和/或其它移動物體的碰撞。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一個或多個單獨罐和/或罐的組合體位于地下設備內(nèi)，其中，每個單獨罐包括套罐構造。在由于大量泄漏引起的推力所造成的氣體容納裝備爆炸或加速的情形下，與地上設備相比，對附近建筑物、裝備和人們造成的破壞程度大大降低，這是由于水平?jīng)_擊被儲存室壁和周圍的土體抑制。給定的氣體儲存體積所需的區(qū)域相比于地上設備大大減小。本發(fā)明的另一特征是在套罐構造的內(nèi)罐和外罐之間的環(huán)狀空間內(nèi)提供氣體收集空間/點和通氣系統(tǒng)。所容納的氣體將比容納在罐之間的環(huán)狀空間內(nèi)的流體輕，并且在泄露的情形下，逸出的氣體將會移動到環(huán)狀空間內(nèi)的最高點4。通過在水平定位的罐(圖2a)的環(huán)形空間2內(nèi)的靠近該最高點4的位置處設置“隆起部”或收集腔6，將罐(圖2b)輕微地傾斜角度B，或甚至將罐提升至豎直位置(圖2c)，由此泄露氣體將會移動通過流體并收集在最高點4處。如果罐設置在水平位置，收集腔6可以設置在圍罐3的頂部附近的任何地方。通氣裝置5設置在該氣體收集點4處，優(yōu)選與設置在沿通氣裝置5的某處的氣體檢測設備結合。通過為每個單獨罐或罐的組合體8、9設置氣體檢測設備(未示出)，泄露可快速并容易地檢測出，由此，可以僅僅對單獨罐或罐的組合體采取保護措施，而不必關閉儲存在例如地下儲存設施的儲存設施內(nèi)的所有罐。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以提供內(nèi)部或外部熱交換裝置(未示出)以控制環(huán)繞空間2內(nèi)流體的溫度，流體的溫度可以用于有效地降低氣體溫度，由此允許減少填加時間等等。“內(nèi)部”熱交換裝置是指熱交換裝置設置在單獨罐內(nèi)側某處，或可能設置在單獨罐的外側上，而“外部”熱交換裝置是指熱交換裝置定位成較為遠離單獨的罐或多個罐。在涉及使用多個單獨罐或罐的組合體8、9的某些應用中，明顯有利的是，能夠單獨地控制每個罐或罐的組合體8、9的溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，設置在加壓罐I和圍罐3之間的環(huán)形或環(huán)繞空間2內(nèi)的流體可以包括氣體。該氣體可以是惰性氣體，比如N2。該實施例將需要使用半透膜(未示出)或類似物，其設置在最高點4、“隆起部”和/或收集腔6附近，所述膜構成惰性氣體與最高點4、“隆起部”和/或收集腔6之間的分界?？梢愿鶕?jù)膜的能夠阻止惰性氣體比如氮氣從一個方向滲透進入膜，并阻止氧氣和其它空氣氣體從另一方向滲透進入膜，同時允許泄露的儲存加壓氣體通過膜的能力來選擇膜。一旦泄露的儲存加壓氣體滲透通過膜并到達最高點4、“隆起部”和/或收集腔6，則檢測裝置將會檢測泄露的儲存加壓氣體的升高的水平。根據(jù)本發(fā)明，兩個或多個單獨罐可以組合并連接在一起，由此形成組合體8、9，如圖3所示，其中，單獨罐保持單獨的通氣系統(tǒng)5和檢測系統(tǒng)，或者可替代地，罐的組合體8、9形成具有共同的通氣系統(tǒng)5和檢測系統(tǒng)的單獨單元，如圖4所示。在該情形下，連接件7被置于一起并互相連接，從而對組合體8、9作為更大罐來整體填充和關閉。該構造的一個優(yōu)點是通過使類似單元模塊化可以獲得更大的儲存容量，避免了對多個生產(chǎn)線、不同的生產(chǎn) 方法等等的需要。這使結構能夠具有足夠大的儲存容量，同時仍確保容易地檢測出單獨罐或罐的組合體8、9中一個的氣體泄露。由于其便于定位泄露，該特征在安全和維修方面是重要的。一旦泄露被定位，可以對泄露的罐或罐的組合體8、9進行隔離和修理，而在共同儲存設施內(nèi)的其余罐仍執(zhí)行其正常的功能。這消除或減少了時間并便于維修和修理。
圖3中所示的罐的組合體8包括組合在一起并形成更大的儲存罐的多個單獨套罐單元。為每個單獨罐單獨地設置通氣系統(tǒng)5和檢測系統(tǒng)，同時，連接件7相互連接。如果在單獨罐中的一個檢測出泄露，那么泄露罐可以隔離并移除，而不影響其余罐的組合體的功能。在適當?shù)臅r候，泄露的罐可以由具有完全功能的罐所替換，由此恢復完全的儲存容量。圖4中所示的罐的組合體9包括容納在一個共同圍罐3內(nèi)的多個單獨加壓罐I。通氣/檢測裝置和連接件7都互相連接。如果加壓罐I中的一個發(fā)生泄露，這將影響到整個組合體，因為沒有辦法得知單獨加壓罐I中的哪個發(fā)生了泄露。將整個組合體隔離后，共同圍罐內(nèi)的泄露的加壓罐在組合體9重新工作之前必須進行定位和修理。權利要求
1.用于儲存加壓的氣體的設備，所述設備包括內(nèi)部圓筒形壓カ容器(I)，所述壓カ容器⑴包括管連接部⑵， 其特征在于，所述內(nèi)部圓筒形壓カ容器(I)設置在外部容器(3)的內(nèi)部，由此，在所述內(nèi)部壓カ容器(I)和所述外部容器(3)之間形成大致為環(huán)形空間(2)，其中，所述內(nèi)部壓カ容器(I)和所述外部容器(3)之間的所述環(huán)形空間(2)填充有流體，所述外部容器(3)在所述外部容器(3)的最高點(4、6)處或所述最高點(4、6)的附近還包括通氣裝置(5)。
2.根據(jù)權利要求I所述的設備，其特征在于，所述外部容器(3)在所述外部容器(3)還包括檢測裝置，該檢測裝置在所述最高點(4、6)處或所述最高點(4、6)的附近，或者與所述通氣裝置(5)連接。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的設備，其特征在于，所述設備包括內(nèi)部熱交換裝置或外部熱交換裝置。
4.根據(jù)權利要求I所述的設備，其特征在于，所述設備在所述外部容器(3)的所述最高點(4)處或所述最高點(4)的附近包括氣體收集腔(6)。
5.根據(jù)權利要求I所述的設備，其特征在于，所述設備定位成相對于水平面成角度⑶。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于，所述角度(B)處于0-90°之間。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于，所述角度(B)處于1-25°之間。
8.根據(jù)權利要求I所述的設備，其特征在于，所述設備定位在豎直位置，即相對于水平面成90°的角度(B)。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在干，所述設備與一個或多個其他類似設備設置在一起，由此形成組合體(8、9)，其中，每個設備的所述管連接部(7)以并聯(lián)、串聯(lián)或者并聯(lián)與串聯(lián)的組合方式連接，而每個設備保持単獨的通氣裝置(5)和/或檢測裝置。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述流體包括液體。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述流體包括氣體。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其特征在于，在所述最高點(4)和/或收集腔(6)附近設置有半滲透膜或類似物，所述膜構成惰性氣體與所述最高點(4)和/或所述收集腔(6)之間的邊界。
13.根據(jù)權利要求12所述的設備，其特征在于，所述膜是根據(jù)其阻止所述流體沿ー個方向滲透所述膜、并阻止氧氣和其它空氣氣體沿另ー個方向滲透所述膜、而允許泄露的儲存加壓氣體通過所述膜的能力而進行選擇的。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備定位在地面或地面以下的位置，例如定位在地下儲存設施內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于儲存加壓的氣體的設備，該設備包括內(nèi)部圓筒形壓力容器(1)，壓力容器(1)包括管連接部(7)。根據(jù)本發(fā)明，該設備的特征在于，內(nèi)部圓筒形壓力容器(1)設置在外部容器(3)的內(nèi)部，由此，在內(nèi)部壓力容器(1)和外部容器(3)之間形成大致的環(huán)形空間(2)，其中，內(nèi)部壓力容器(1)和外部容器(3)之間的環(huán)形空間(2)填充有流體，外部容器(3)在外部容器(3)的最高點(4、6)處或最高點(4、6)的附近還包括通氣裝置(5)。
文檔編號F17C1/00GK102667300SQ201080010657
公開日2012年9月12日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2009年3月3日
發(fā)明者奧德·斯塔萊·特韋特, 托爾吉爾·納肯, 揚·舍林, 桑德拉·尼爾森, 比若馬爾·沃爾斯威克, 萊夫·卡雷·格龍斯塔德 申請人:耐爾氫氣有限公司