一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐的制作方法

1.本发明属于低温冷冻液体存储技术领域，尤其涉及一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐。


背景技术：

2.氢气作为一种新兴能源，具有高效、清洁、无污染和可持续等优势，随着我国经济的快速发展和对环境治理要求的不断提高，氢气是当前最有前景的清洁能源之一。
3.液氦是氦的液化体。无色透明，无臭无味。临界温度(5.20k)和沸点(4.125k)最低。它可获得mk级的超低温，是一种最主要的低温源。具有性质：如在常压下永远不会凝成固体，没有三相点，只有当压力超过2.5mpa后才出现固相；存在入相变现象，在入点(2.1 72k)处比热、密度等都有突变；存在超流性、爬行膜现象和超导热性，粘滞系数接近于零。
4.液氢和液氦储罐有压缩气体或液化气体储罐等，液氢和液氦储罐按容器的容积变化与否可分为固定容积储罐和活动容积储罐两类，大型固定容积液氢和液氦储罐制成球形，小型的则制成圆筒形。液化气储罐对受压元件材质、外观尺寸和焊缝质量、运行质量、安装质量、内部装置及安全附件有着严格质量鉴定。
5.对罐体材料的常规理化检验如：力学性能和化学成分。对其焊接接头、焊缝、罐体封头、各受压元件相互的几何位置等严格地通过x光无损检测和磁粉探伤检查。对产品的密封性、耐压性、及凡是能够影响到产品安全运行的各项技术指标的检测试验。
6.另外，中国专利公开号为cn113574310a，发明创造名称为种用于储存液化气体的罐，包括限定液化气体的储存空间的密封壳体，壳体包括下端和上端，罐包括用于测量壳体中的液体液位的装置，用于测量液体液位的装置包括布置在壳体中的浮子和用于使浮子运动的引导件。但是现有的存储液氢和液氦的储罐还存在着绝缘保冷性能较低，生产安装不方便和建造周期较长的问题。
7.由鉴于此，发明一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐是非常必要的。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐，以解决现有的存储液氢和液氦的储罐绝缘保冷性能较低，生产安装不方便和建造周期较长的问题。
9.一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐，包括混凝土外罐，防潮层，低温树脂胶泥，第一支撑板，第一绝缘保冷板，第一金属屏蔽膜，第二绝缘保冷板，第二支撑板，第二金属屏蔽膜，罐体冷屏层，夹层空间，第三绝缘保冷板，金属板，吊顶主体，吊顶下层绝缘，吊顶冷屏层，吊顶上层绝缘，钢制罐顶，混凝土罐顶，吊杆和混凝土底板，所述的混凝土外罐，混凝土罐顶和混凝土底板分别为预应力钢筋混凝土结构；所述的混凝土外罐和混凝土底板内壁涂有防潮层；所述的低温树脂胶泥将第一支撑板粘贴固定在混凝土外罐上；所述的第一绝缘保冷板是预制的标准块形式，通过树脂胶水粘贴固定在第一支撑板上；所述的第一金属屏
蔽膜通过树脂胶水粘贴固定在第一绝缘保冷板上，所述的第二绝缘保冷板是预制的标准块形式，通过树脂胶水粘贴固定在第一金属屏蔽膜上，相邻两块绝缘保冷板之间产生的间隙可填充柔性绝缘或刚性绝缘，所述的第二支撑板通过树脂胶水粘贴固定在第二绝缘保冷板上，第二支撑板在一定范围内应考虑预留0.5mm-2mm的间隙，所述的第二金属屏蔽膜通过树脂胶水粘贴在第二支撑板上或通过与预先在第二支撑板内埋设锚固和卡舌方式连接固定在第二支撑板上；
10.所述的罐体冷屏层是由多个预制的标准冷屏壁或冷屏组拼接组成一个完整的冷屏层，其内部可以填充和流动低温冷冻液体或存储的液氢和液氦气化后的低温气体，罐体冷屏层通过机械方式安装支撑固定在第二金属屏蔽膜和第二支撑板上，所述的夹层空间是指第二金属屏蔽膜和第三绝缘保冷板形成的夹层空间，罐体冷屏层处于夹层空间内部，其夹层内部除冷屏层外剩余空间内可以填充珍珠岩保冷材料，也可以填充惰性气体；
11.所述的第三绝缘保冷板通过树脂胶水粘贴固定在金属板上；所述的金属板是由金属板互相拼装焊接组成为一个完整密闭的主容器，主容器用于存储液氢和液氦；所述的吊顶主体通过吊杆悬挂固定在钢制罐顶和混凝土罐顶下方，与金属板围成的环形空间共同组成液氢和液氦储存空间，所述的吊顶下层绝缘铺设在吊顶主体上方；所述的吊顶上层绝缘铺设在吊顶冷屏层上方；所述的钢制罐顶固定在混凝土外罐罐壁顶端，混凝土罐顶铺设在钢制罐顶顶部。
12.优选的，所述的防潮层通过喷涂的方式固定粘贴在混凝土外罐和混凝土底板上。
13.优选的，所述的低温树脂胶泥将第一支撑板粘贴固定在混凝土外罐和混凝土底板上，同时通过其自身固化前的软性特征可以为第一支撑板建立一个水平面。
14.优选的，所述的第一支撑板，第一绝缘保冷板，第一金属屏蔽膜，第二绝缘保冷板和第二支撑板可以采用预先拼装成标准的绝缘保冷块，采用螺柱和树脂胶泥粘接的方式固定在混凝土外罐和混凝土底板上，两个相邻的绝缘保冷块形成的间隙将填充柔性或刚性保冷材料，两个相邻绝缘保冷块间的第一金属屏蔽膜通过树脂胶水粘合形成一个完整的密闭结构。
15.优选的，所述的第一金属屏蔽膜的厚度设置在0.3mm-1.5mm之间，所述的第一金属屏蔽膜的两面应预先粘贴玻璃丝网布，所述的第一金属屏蔽膜通过相互搭接粘合方式与混凝土外罐和混凝土底板上形成一个密闭空间结构，内部填充惰性保护气体。
16.优选的，所述的罐体冷屏层由多个预制的标准冷却液体壁或冷却气体壁拼装焊接组成，所述的罐体冷屏层采用不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金中的任意一种板材；所述的罐体冷屏层内设置有监控仪表系统。
17.优选的，所述的第一支撑板和第二支撑板采用厚度范围设置在1mm-50mm的耐低温胶合板，玻璃钢板，聚四氟乙烯，聚醚醚酮和金属薄板中的至少一种；所述的第一支撑板和第二支撑板分别通过树脂胶水与第一绝缘保冷板和第二绝缘保冷板分别粘合。
18.优选的，所述的第一绝缘保冷板和第二绝缘保冷板分别采用厚度设置在100mm-600mm，的普通聚氨酯泡沫块，增强型聚氨酯泡沫块或者由玻璃棉，珠光砂，气凝胶，高真空绝热板，真空玻璃珠中填充在箱体中的绝缘保冷箱中的任意一种。
19.优选的，所述的第二金属屏蔽膜采用厚度设置在0.5mm-2.0mm饿不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金制成的任意一种；所述的第二金属屏蔽膜与第一金属屏蔽膜形成一个密闭
空间结构，内部填充惰性保护气体；所述的第二金属屏蔽膜并通过与第二支撑板内预先埋设的锚固条或卡舌相连接固定在第二支撑板上。
20.优选的，所述的第二金属屏蔽膜也可采用厚度是是0.3mm-1.5mm厚度的金属薄板；所述的第二金属屏蔽膜的两面预先粘贴玻璃丝网布，所述的第二金属屏蔽膜通过相互搭接粘合方式形成一个密闭结构并树脂胶水整体粘合在第二支撑板上。
21.优选的，所述的夹层空间内安装有罐体冷屏层，所述的罐体冷屏层为珍珠岩保冷层；所述的夹层空间内处于保冷状态或惰性气体充盈状态，所述的夹层空间内部设计有仪表监控系统。
22.优选的，所述的第三绝缘保冷板采用厚度设置在100mm-800mm的聚氨酯泡沫板；所述的第三绝缘保冷板通过树脂胶水粘合在金属板上，喷涂前应在金属板上安装纤维网布。
23.优选的，所述的金属板采用厚度范围设置在5-50mm的采用不锈钢板，9％镍钢板，殷瓦钢板或铝合金板中的至少一种；所述的金属板拼装焊接制成主容器，主容器用于存储液氢和液氦。
24.优选的，所述的吊顶罐体冷屏层由多个预制的标准冷却液体壁或冷却气体壁拼装焊接组成，所述的吊顶罐体冷屏层采用不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金板材的任意一种。
25.优选的，所述的吊顶主体采用不锈钢板，9％镍钢板，殷瓦钢板或铝合金板中的至少一种制成，通过吊杆悬挂固定在钢制罐顶和混凝土罐顶下方，吊顶主体上方铺设有吊顶下层绝缘和吊顶上层绝缘，吊顶下层绝缘和吊顶上层绝缘采用玻璃棉，气凝胶，高真空绝热板或聚氨酯泡沫中的至少一种。
26.优选的，作为一种进一步优化的方案，所述的第一绝缘保冷板和第一金属屏蔽膜可以取消，所述的第一支撑板，第二绝缘保冷板，第二支撑板和第二金属屏蔽膜可以采用预先拼装成标准的绝缘保冷块，其厚度是100mm-1200mm。
27.优选的，作为一种进一步优化的方案，所述的第一绝缘保冷板和第一金属屏蔽膜之间可以增加支撑板，第一金属屏蔽膜可以直接粘合或与支撑板里预先埋设的锚固条或卡舌相连接固定在支撑板上，厚度范围1mm-50mm，支撑板为耐低温胶合板，玻璃钢板，聚四氟乙烯，聚醚醚酮和金属薄板中的至少一种。
28.优选的，作为一种进一步优化的方案，所述的混凝土外罐，混凝土罐顶和混凝土底板可以使用钢板替代，即钢制外罐，钢制罐顶和钢制底板，所述的混凝土外罐，混凝土罐顶和混凝土底板可采用碳钢，不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金板的任意一种，其厚度设置在10cm-100cm，同时防潮层可以被取消。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30.该用于存储液氢和液氦的陆用储罐是一种带有冷屏的常压容器，压力一般在0.1mpa以下，相比于高压储罐，更加安全，能量密度较高。
31.该用于存储液氢和液氦的陆用储罐，能存储更多的低温液化气体，采用冷屏固体导热结合，利用冷屏的蒸发，提高了绝热效率，进一步降低蒸发率，保证储罐内液化气体的存储时间。
32.本发明不仅提高液氢和液氦的存储安全性，采用双冷屏层绝热的方式，提高了传统储运装置的绝缘保冷性能，提高储罐内液氢和液氦的存储时间，同时大幅度降低液氢和液氦的自然蒸发率，相关材料可以工厂预制化生产，从而减轻建造工作量、缩短建造周期、
提高设备安全性，又可实现绿色环保的理念。
33.本发明可以在陆地大型立式液氢和液氦储罐进行应用，标准冷屏，标准绝缘保冷箱与标准金属板均采用模块化预制结构，适用于不同尺寸的储氢罐，降低成本，提高安装效率；保证了储存和气密功能的结构独立性，每层可以保证单独存储，当主层屏蔽损坏后，次层屏蔽仍然可以保证储罐的存储完整性，保证液氢和液氦不泄露。
附图说明
34.图1是本发明的结构示意图；
35.图2标准的绝缘保冷块结构示意图；
36.图3标准的绝缘保冷块锚固条正十字结构示意图；
37.图4标准的绝缘保冷块锚固条偏十字结构示意图；
38.图5标准的绝缘保冷块卡舌结构示意图；
39.图中：
40.1、混凝土外罐；2、防潮层；3、低温树脂胶泥；4、第一支撑板；5、第一绝缘保冷板；6、第一金属屏蔽膜；7、第二绝缘保冷板；8、第二支撑板；9、第二金属屏蔽膜；10、罐体冷屏层；11、夹层空间；12、第三绝缘保冷板；13、金属板；14、吊顶主体；15、吊顶下层绝缘；16、吊顶冷屏层；17、吊顶上层绝缘；18、钢制罐顶；19、混凝土罐顶；20、吊杆；21、混凝土底板。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明做进一步描述：
42.实施例：
43.如附图1-5所示，本发明提供一种用于存储液氢和液氦的陆用储罐，混凝土外罐1，防潮层2，低温树脂胶泥3，第一支撑板4，第一绝缘保冷板5，第一金属屏蔽膜6，第二绝缘保冷板7，第二支撑板8，第二金属屏蔽膜9，罐体冷屏层10，夹层空间11，第三绝缘保冷板12，金属板13，吊顶主体14，吊顶下层绝缘15，吊顶冷屏层16，吊顶上层绝缘17，钢制罐顶18，混凝土罐顶19，吊杆20和混凝土底板21，所述的混凝土外罐1，混凝土罐顶19和混凝土底板21分别为预应力钢筋混凝土结构；所述的混凝土外罐1和混凝土底板21内壁涂有防潮层2；所述的防潮层2通过喷涂的方式固定粘贴在混凝土外罐1和混凝土底板21上；
44.所述的低温树脂胶泥3将第一支撑板4粘贴固定在混凝土外罐1上；同时起到因混凝土外罐1浇筑过程中平整度较难控制，通过树脂胶泥找平的方法为第一支撑板4，第一绝缘保冷板5，第一金属屏蔽膜6，第二绝缘保冷板7，第二支撑板8和第二金属屏蔽膜9建立一个实际和理论结合的施工平面，所述的第一绝缘保冷板5是预制的标准块形式，通过树脂胶水粘贴固定在第一支撑板4上，相邻两块绝缘保冷板之间产生的间隙可填充柔性绝缘或刚性绝缘，所述的第一金属屏蔽膜6通过树脂胶水粘贴固定在第一绝缘保冷板5上，所述的第二绝缘保冷板7是预制的标准块形式，通过树脂胶水粘贴固定在第一金属屏蔽膜6上，相邻两块绝缘保冷板之间产生的间隙可填充柔性绝缘或刚性绝缘，所述的第二支撑板8通过树脂胶水粘贴固定在第二绝缘保冷板7上，第二支撑板8在一定范围内应考虑预留0.5mm-2mm的间隙；
45.所述的第二金属屏蔽膜9通过树脂胶水粘贴在第二支撑板8上或通过与预先在第
二支撑板8内埋设锚固和卡舌方式连接固定在第二支撑板8上，所述的罐体冷屏层10是由多个预制的标准冷屏壁或冷屏组拼接组成一个完整的冷屏层，其内部可以填充和流动低温冷冻液体或存储的液氢和液氦气化后的低温气体，罐体冷屏层10通过机械方式安装支撑固定在第二金属屏蔽膜9和第二支撑板8上，所述的夹层空间11是指第二金属屏蔽膜9和第三绝缘保冷板12形成的夹层空间11，罐体冷屏层10处于夹层空间11内部，其夹层内部除冷屏层外剩余空间内可以填充珍珠岩保冷材料，也可以填充惰性气体，将整个夹层空间处于保冷状态或惰性气体充盈状态，所述的第三绝缘保冷板12通过树脂胶水粘贴固定在金属板13上，为膨胀收缩考虑在一定区域范围内应考虑预留一定的间隙；
46.所述的金属板13是由金属板互相拼装焊接组成为一个完整密闭的主容器，主容器用于存储液氢和液氦；所述的吊顶主体14通过吊杆20悬挂固定在钢制罐顶18和混凝土罐顶19下方，与金属板13围成的环形空间共同组成液氢和液氦储存空间，所述的吊顶下层绝缘15铺设在吊顶主体14上方，所述的吊顶冷屏层16由多个预制的标准冷屏壁或冷屏组拼接组成一个完整的冷屏层，其内部可以填充和流动低温冷冻液体或存储的液氢和液氦气化后的低温气体，由吊杆20悬挂在吊顶下层绝缘15的上方，所述的吊顶上层绝缘17铺设在吊顶冷屏层16上方；所述的钢制罐顶18固定在混凝土外罐1罐壁顶端，混凝土罐顶19铺设在钢制罐顶18顶部。
47.上述实施方案中，具体的，所述的低温树脂胶泥3将第一支撑板4粘贴固定在混凝土外罐1和混凝土底板21上，同时通过其自身固化前的软性特征可以为第一支撑板4建立一个水平面，又可以承受一定的载荷力。
48.上述实施方案中，具体的，所述的第一支撑板4，第一绝缘保冷板5，第一金属屏蔽膜6，第二绝缘保冷板7和第二支撑板8可以采用预先拼装成标准的绝缘保冷块，采用螺柱和树脂胶泥粘接的方式固定在混凝土外罐1和混凝土底板21上，两个相邻的绝缘保冷块形成的间隙将填充柔性或刚性保冷材料，两个相邻绝缘保冷块间的第一金属屏蔽膜6通过树脂胶水粘合形成一个完整的密闭结构。
49.上述实施方案中，具体的，所述的第一金属屏蔽膜6的厚度设置在0.3mm-1.5mm之间，所述的第一金属屏蔽膜6的两面应预先粘贴玻璃丝网布，所述的第一金属屏蔽膜6通过相互搭接粘合方式与混凝土外罐1和混凝土底板21上形成一个密闭空间结构，内部填充惰性保护气体。
50.上述实施方案中，具体的，所述的罐体冷屏层10由多个预制的标准冷却液体壁或冷却气体壁拼装焊接组成，所述的罐体冷屏层10采用不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金中的任意一种板材；所述的罐体冷屏层10内设置有监控仪表系统。
51.上述实施方案中，具体的，所述的第一支撑板4和第二支撑板8采用厚度范围设置在1mm-50mm的耐低温胶合板，玻璃钢板，聚四氟乙烯，聚醚醚酮和金属薄板中的至少一种；所述的第一支撑板4和第二支撑板8分别通过树脂胶水与第一绝缘保冷板5和第二绝缘保冷板7分别粘合，起到对绝缘保冷板材料增强强度；所述的第一绝缘保冷板5和第二绝缘保冷板7分别采用厚度设置在100mm-600mm，的普通聚氨酯泡沫块，增强型聚氨酯泡沫块或者由玻璃棉，珠光砂，气凝胶，高真空绝热板，真空玻璃珠中填充在箱体中的绝缘保冷箱中的任意一种；所述的第二金属屏蔽膜9采用厚度设置在0.5mm-2.0mm饿不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金制成中的任意一种；所述的第二金属屏蔽膜9与第一金属屏蔽膜6形成一个密闭空
间结构，内部填充惰性保护气体；所述的第二金属屏蔽膜9并通过与第二支撑板8内预先埋设的锚固条或卡舌相连接固定在第二支撑板8上；所述的第二金属屏蔽膜9也可采用厚度是是0.3mm-1.5mm厚度的金属薄板；所述的第二金属屏蔽膜9的两面预先粘贴玻璃丝网布，所述的第二金属屏蔽膜9通过相互搭接粘合方式形成一个密闭结构并树脂胶水整体粘合在第二支撑板8上；所述的夹层空间11内安装有罐体冷屏层10，所述的罐体冷屏层10为珍珠岩保冷层；所述的夹层空间11内处于保冷状态或惰性气体充盈状态，所述的夹层空间11内部设计有仪表监控系统。
52.上述实施方案中，具体的，所述的第三绝缘保冷板12采用厚度设置在100mm-800mm的聚氨酯泡沫板，可采用现场喷涂方式或车间预加工成标准块形式，所述的第三绝缘保冷板12通过树脂胶水粘合在金属板13上，喷涂前应在金属板13上安装纤维网布，同时为膨胀收缩在一定区域范围内应考虑预留一定收缩缝隙；所述的金属板13采用厚度范围设置在5-50mm的采用不锈钢板，9％镍钢板，殷瓦钢板或铝合金板中的至少一种；所述的金属板13拼装焊接制成主容器，主容器用于存储液氢和液氦；所述的吊顶罐体冷屏层10由多个预制的标准冷却液体壁或冷却气体壁拼装焊接组成，所述的吊顶罐体冷屏层10采用不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金板材的任意一种；所述的吊顶罐体冷屏层10装焊接成密闭空间结构低温壁，低温壁可以设计成不同形状，其内设置有监控仪表系统，由吊杆20悬挂在吊顶下层绝缘15的上方；所述的吊顶主体14采用不锈钢板，9％镍钢板，殷瓦钢板或铝合金板中的至少一种制成，通过吊杆20悬挂固定在钢制罐顶18和混凝土罐顶19下方，吊顶主体14上方铺设有吊顶下层绝缘15和吊顶上层绝缘17，吊顶下层绝缘15和吊顶上层绝缘17采用玻璃棉，气凝胶，高真空绝热板或聚氨酯泡沫中的至少一种。
53.上述实施方案中，具体的，作为一种进一步优化的方案，所述的第一绝缘保冷板5和第一金属屏蔽膜6可以取消，所述的第一支撑板4，第二绝缘保冷板7，第二支撑板8和第二金属屏蔽膜9可以采用预先拼装成标准的绝缘保冷块，其厚度是100mm-1200mm。
54.上述实施方案中，具体的，作为一种进一步优化的方案，所述的第一绝缘保冷板5和第一金属屏蔽膜6之间可以增加支撑板，第一金属屏蔽膜6可以直接粘合或与支撑板里预先埋设的锚固条或卡舌相连接固定在支撑板上，厚度范围1mm-50mm，支撑板为耐低温胶合板，玻璃钢板，聚四氟乙烯，聚醚醚酮和金属薄板中的至少一种。
55.上述实施方案中，具体的，作为一种进一步优化的方案，所述的混凝土外罐1，混凝土罐顶19和混凝土底板21可以使用钢板替代，即钢制外罐，钢制罐顶和钢制底板，所述的混凝土外罐1，混凝土罐顶19和混凝土底板21可采用碳钢，不锈钢，9％镍钢，殷瓦钢或铝合金板的任意一种，其厚度设置在10cm-100cm，同时防潮层2可以被取消。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
57.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。