一种新型移动式水合物储气装置的制作方法

本实用新型涉及天然气技术领域，具体是一种新型水合物储气装置。

背景技术：

天然气与水能够在低温高压条件下形成天然气水合物，其储气量十分可观，在1单位体积的水合物中可以储存150-180单位体积的天然气，同时水合物具有自保护效应，其储存条件也相对温和，易于实现。天然气水合物储气技术以水合物具有巨大储气能力为研究基础，在一定条件下使天然气与水形成水合物，并填充到储气装置中进行运输。通过这种方式运输天然气，可缩减大量的天然气储运体积，且固体形态水合物提高了储运的便捷性，但天然气水合物形成时会产生大量的热量，从而降低水合物储气速率，影响储气效果，因此如何快速移除水合物生成过程中的热量成为研究的重点。

目前，在水合物储运方面，水合物储运设备主要集中应用于大规模工业运输中，比如大规模的车载与船载储运，且水合物的生成主要在罐外完成，而关于小型便携式储罐的研究与应用很少，导致水合物储气技术在民用领域的应用很少。

目前关于小型水合物储气装置的设计主要集中在实验室层面上，如专利文献cn201184496y介绍了一种气体水合物蓄冷/储气的可视化装置，包括低温恒温水槽、高压反应釜、稳压进气装置和视频检测装置，此专利设计的装置虽然可以进行实时观察和采集反应过程图像，但由于整体设计笨重，无法进行移动运输。而本专利将制冷系统设计在储气罐内部，使水合物储气罐可以进行移动运输，同时设计有安全阀，提高了移动运输过程中的安全性。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型水合物储气装置。

本实用新型技术方案如下。

一种新型移动式水合物储气装置，所述储气装置包括圆筒形罐体、填料、储气罐内壁、保温层、储气罐外壁、封头、冷媒进口管、冷媒进口阀、出气管、二位三通高压球阀、冷媒出口阀、冷媒出口管、进气管和气体分布器；所述水合物储气装置的圆筒形罐体内部设置有储气罐外壁和储气罐内壁，所述储气罐外壁与储气罐内壁之间设置有保温层；所述水合物储气装置的圆筒形罐体上设置有封头；所述储气罐内壁内部形成空间为储气空间，所述储气空间填充有填料；所述储气罐内装有换热装置与气体分布器；所述冷媒进口管与设置于储气空间内部的换热装置的入口连接，所述换热装置的出口与冷媒出口管连接；所述气体分布器位于换热装置中，且通过进气管与外界接通；所述封头上还连接有出气管，所述出气管通过二位三通高压球阀与进气管连接。

进一步地，所述换热装置为一内置蛇形盘管。

进一步地，所述气体以气态的形式进入储气罐中，在储气罐中生成水合物，以进行储存与运输；储气装置内储存气体包括甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳和天然气。

进一步地，盘管使用花瓣形翅片管、针翅管、波纹管或异型管进行强化换热。

进一步地，所述气体分布器为多孔直管式分布器，所述气体分布器主管延伸至容器底部，所述气体分布器支管的上下方均设有均匀的出气孔。

进一步地，所述储气罐以水合物的形式对气体进行储存，所述气体可以是甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳和天然气中的一种。

进一步地，所述储气罐的内壁与外壁采用q345压力容器材料制成，工作压力为10mpa。

进一步地，所述储气罐上封头为一椭圆形封头，所述储气罐底板采用整体式封头。

进一步地，所述储气罐的底板连有凹型底座，凹型底座的材料与储气罐材料相同。

进一步地，所述储气罐内装有填料，所述填料可以是不锈钢纤维、聚氨酯泡沫类、泡沫金属、水凝胶和多孔瓦楞纸中的一种或多种，以加快水合物的形成速度。

进一步地，所述安全阀为弹簧安全阀，保证储气罐内压力在安全范围。

进一步的，所述二位三通高压球阀采用黄铜制成，工作温度为-25℃～100℃,工作压力为50mpa。

进一步地，所述储气罐体积为10l-100l。

本实用新型还包括温度传感器、弹簧安全阀和压力表；所述温度传感器和压力表设置于圆筒形罐体上，用于检测储气空间的温度与压力；所述弹簧安全阀安装于圆筒形罐体上，用于维持储气罐内压力在安全范围内。

本实用新型还包括底座，所述底座设置于圆筒形罐体底部。

一种新型移动式水合物储气装置的使用方法，储气罐储气时，首先打开冷媒进口阀与冷媒出口阀，让冷媒通入蛇形盘管，待流动稳定且储气罐内温度显示至规定值后，调节二位三通高压阀，连通进气管与外部环境，让天然气进入气体分布器中，将天然气通过气体分布器上的出气孔均匀扩散至储气罐中，然后在填料的强化传热下形成水合物进行储气，根据压力表判断储气罐内部储气情况，当压力表示数达到规定压力值时，储气完成，关闭二位三通高压阀，关闭冷媒进口阀与冷媒出口阀；当需要放出储气罐内天然气时，首先打开冷媒进口阀与冷媒出口阀，通入常温水或热水，调节二位三通高压阀，连通出气管与外部环境，让天然气排出储气罐外，待放气完成后，关闭二位三通高压阀，关闭冷媒进口阀与冷媒出口阀。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：用水合物进行气体的储存，降低了高压气体装置的储气压力，储气罐上的压力表与弹簧安全阀保证了运输中的安全性，内置制冷循环可快速移除水合物生成时释放的大量热和快速提供水合物分解时所需热量，气体分布器使气体与水能够充分接触，使储放气时间得到极大缩短。

附图说明

图1为本水合物储气罐的结构示意图。

图2为本水合物储气罐中气体分布器的结构示意图。

图3为本水合物储气罐的内部剖视图。

附图中的标号：1、圆筒形罐体；2、填料；3、储气罐内壁；4、保温层；5、储气罐外壁；6、封头；7、冷媒进口管；8、冷媒进口阀；9、出气管；10、温度传感器；11、二位三通高压球阀；12、弹簧安全阀；13、压力表；14、冷媒出口阀；15、冷媒出口管；16、进气管；17、气体分布器；18、蛇形盘管；19、底座；20、出气孔；21、气体分布器主管；22、气体分布器支管；23；传热强化管。

具体实施方式

下面将根据本实用新型附图对水合物储气装置的具体实施方式进行进一步的说明。

如图1～图3所示，所述储气装置包括圆筒形罐体1、填料2、储气罐内壁3、保温层4、储气罐外壁5、封头6、冷媒进口管7、冷媒进口阀8、出气管9、二位三通高压球阀11、冷媒出口阀14、冷媒出口管15、进气管16和气体分布器17；所述水合物储气装置的圆筒形罐体1内部设置有储气罐外壁5和储气罐内壁3，所述储气罐外壁5与储气罐内壁3之间设置有保温层4；所述水合物储气装置的圆筒形罐体1上设置有封头6；所述储气罐内壁3内部形成空间为储气空间，所述储气空间填充有填料2；所述冷媒进口管7与设置于储气空间内部的换热装置的入口连接，所述换热装置的出口与冷媒出口管15连接；所述气体分布器17位于换热装置中，且通过进气管16与外界接通；所述封头6上还连接有出气管9，所述出气管9通过二位三通高压球阀11与进气管16连接。所述换热装置为一内置蛇形盘管18。盘管使用花瓣形翅片管、针翅管、波纹管或异型管23进行强化换热。所述气体分布器17为多孔直管式分布器，所述气体分布器主管21延伸至容器底部，所述气体分布器支管22的上下方均设有均匀的出气孔20。所述填料是不锈钢纤维、聚氨酯泡沫类、泡沫金属、水凝胶和多孔瓦楞纸中的一种以上。所述储气罐体积为40l。还包括温度传感器10、弹簧安全阀12和压力表13；所述温度传感器10和压力表13设置于圆筒形罐体1上，用于检测储气空间的温度与压力；所述弹簧安全阀12安装于圆筒形罐体1上，用于维持储气罐内压力在安全范围内。还包括底座19，所述底座19设置于圆筒形罐体1底部。本实施例中保温层4使用的保温材料可以是橡塑保温材料或酚醛泡沫材料。

在本实例中，所述储气罐以水合物的形式储存气体，所述气体可以是甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳和天然气中的一种。

在本实例中，所述储气罐的内部环境通过温度传感器10与压力表13进行监控。

在本实例中，所述储气罐的内部压力通过弹簧安全阀12维持在安全范围。

在本实例中，所述储气罐的内部温度通过制冷装置进行维持，所述制冷装置为内置蛇形盘管18，所述蛇形盘管18采用花瓣形翅片管、针翅管、波纹管、或异型管23强化换热，所述蛇形盘管内的冷媒为乙二醇。

在本实例中，所述储气罐的进气管16连有气体分布器17，所述气体分布器17的直管上有均匀分布的出气孔20。

在本实例中，所述储气罐的进气管16与出气管9连有二位三通高压球阀11，用于充放气操作。

本实用新型水合物储气装置的工作过程为：储气罐储气时，首先打开冷媒进口阀8与冷媒出口阀14，让冷媒通入蛇形盘管18，待流动稳定且储气罐内温度显示至规定值后，调节二位三通高压阀11，连通进气管16与外部环境，让天然气进入气体分布器17中，将天然气通过气体分布器17上的出气孔20均匀扩散至储气罐中，然后在填料2的强化传热下形成水合物进行储气，根据压力表13判断储气罐内部储气情况，当压力表13示数达到规定压力值时，储气完成，关闭二位三通高压阀11，关闭冷媒进口阀8与冷媒出口阀14。需要放出储气罐内天然气时，首先打开冷媒进口阀8与冷媒出口阀14，通入常温水或热水，调节二位三通高压阀11，连通出气管9与外部环境，让天然气排出储气罐外。待放气完成后，关闭二位三通高压阀11，关闭冷媒进口阀8与冷媒出口阀14。

上述详细说明是对本实用新型可行实施例的具体说明，但本实用新型并非局限于本文所述的形式，凡未脱离本实用新型所述的等效实施或更改，均应包含于本实用新型的专利范围中。