一种能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统

技术领域

本发明涉及带压气体储存技术领域，尤其是一种能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统。

背景技术

现有的带压气体储罐，随着储罐内介质的充装、使用和排放，压力会有较大范围的变化，不仅影响上下游用户的稳定，也会造成充装、和下游用户压缩机/增压机的配置和操作难度，因此，急需要研发一套能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统，通过稳压介质按工艺要求的自动充填和排放，改变内胆容积，从而达到改变储存介质容积，保持其压力恒定的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统，包括稳压式气体储罐和与稳压式气体储罐相连通的稳压介质充排系统；所述稳压式气体储罐包括能够承受储存气体压力的承压外壳、设置在承压外壳内的弹性内胆以及弹性内胆的支撑装置；稳压介质采用液态介质时，稳压介质充排系统通过泵加压充填或自动排放，调节稳压式气体储罐的容量；稳压介质采用稳压式气体储罐工作压力下低沸点可相变介质时，稳压介质充排系统通过配套的蒸发-冷凝系统，根据所储气体的容量变化，自动调节稳压介质的蒸发-冷凝，充填或排空部分稳压式气体储罐的容量。

本发明技术方案的进一步改进在于：当稳压介质采用液态介质时，稳压介质充排系统具体包括加压泵、低压液体储槽、能量回收机、发电机及各相连管路；所述发电机与能量回收机相连；所述能量回收机的稳压介质进口与稳压式气体储罐内的稳压介质储存空间的进出口通过排液阀相连通，所述能量回收机的稳压介质出口与低压液体储槽的进口相连，所述低压液体储槽的出口与加压泵相连，所述加压泵通过充液阀与稳压式气体储罐内的稳压介质储存空间的进出口相连；在弹性内胆与承压外壳之间设置有与排液阀和充液阀连锁的压力-压差变送器；在弹性内胆外设置有与充液阀相连锁的位置开关。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述稳压式气体储罐的形状采用筒型或球形。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述稳压式气体储罐内的储存气体的空间能够采用弹性内胆内或弹性内胆与承压外壳之间；当储存气体的空间是弹性内胆内时，稳压介质储存空间为弹性内胆与承压外壳之间；当储存气体的空间是弹性内胆与承压外壳之间时，稳压介质储存空间为弹性内胆内。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述液态介质采用水、防冻液、液压油中的任一种。

本发明技术方案的进一步改进在于：当稳压介质采用稳压式气体储罐的工作压力下低沸点可相变介质时，稳压介质充排系统具体包括加热介质循环泵、冷却介质循环泵、加热介质储槽、冷凝器、蒸发器、冷却介质储罐、设置在稳压式气体储罐内的检测装置及各相连管路；所述冷凝器的稳压介质进口与稳压式气体储罐的稳压介质储存空间的进出口相连，所述冷凝器的稳压介质出口与蒸发器的稳压介质进口相连；所述冷凝器的冷却介质进口与冷却介质循环泵的出口相连，所述冷凝器的冷却介质出口与加热介质储槽的进口相连；所述加热介质储槽的出口与加热介质循环泵的进口相连，所述加热介质循环泵的出口与蒸发器的加热介质进口相连，所述蒸发器的加热介质出口与冷却介质储罐的进口相连，所述冷却介质储罐的出口与冷却介质循环泵的进口相连；所述蒸发器的稳压介质出口与稳压式气体储罐的稳压介质储存空间的进出口相连。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述加热介质和冷却介质为同一种介质；所述加热介质储槽、冷却介质储罐及与二者相连接的管路均设置有保温结构。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述低沸点可相变介质根据稳压式气体储罐的操作压力进行选择，当操作压力为3.0MPa时采用丁烷，当操作压力为2.0MPa时采用氨。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述稳压式气体储罐的储存介质进口和出口合并设置为一个进出口；稳压式气体储罐也能储存液体。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明通过设置包括能够承受储存气体压力的承压外壳和布置在承压外壳内的弹性内胆的稳压式气体储罐和与稳压式气体储罐的稳压介质存储空间相连的稳压介质充排系统，通过稳压介质按工艺要求的自动充填和排放，改变弹性内胆容积，从而达到改变储存气体容积，保持稳压式气体储罐压力恒定的目的。

2、本发明中当稳压介质采用水、防冻液、液压油等不同液态介质时，通过加压泵加压充填或自动排放，调节稳压式气体储罐容量；同时还通过能量回收机回收了排放液态稳压介质时释放的能量，带动了发电机发电，能够给稳压介质充排系统供电，在保证稳压式气体储罐压力恒定的情况下节约了能源。

3、本发明中当稳压介质采用工作压力下低沸点可相变介质，通过配套的蒸发-冷凝系统，根据所储介质气体的容量变化，通过自动调节稳压介质的蒸发-冷凝，充填或排空部分储罐容量的方式，达到储存介质的稳压作用。

4、本发明由于使用稳压式气体储罐和稳压介质充排系统，在充装储存气体和排放储存气体时保证了稳压式气体储罐的压力稳定 ，从而保证了上下游用户的稳定，也保证了下游用户压缩机、增压机的配置和操作难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明实施例1提供的能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统示意图；

图2是本发明实施例2中提供的能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统示意图；

图3是本发明实施例3中提供的能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统示意图；

其中，1、加热介质循环泵；2、冷却介质循环泵；3、加热介质储槽；4、冷凝器；5、蒸发器；6、稳压式气体储罐；61、承压外壳；62、弹性内胆；7、冷却介质储罐；8、加压泵；9、低压液体储槽；10、发电机；11、排液阀；12、压力-压差变送器；13、位置开关；14、充液阀；15、能量回收机；16、冷凝/蒸发装置；17、稳压介质储罐；18、稳压介质循环泵18。

具体实施方式

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1-2所示，一种能维持带压储罐压力稳定的气体储存系统，包括稳压式气体储罐6和与稳压式气体储罐6相连接的稳压介质充排系统；所述稳压式气体储罐6包括能够承受储存气体压力的承压外壳61、设置在承压外壳61内的弹性内胆62以及弹性内胆62的支撑装置；通过稳压介质按工艺要求的自动充填和排放，改变弹性内胆62容积，从而达到改变储存气体容积，保持稳压式气体储罐6压力恒定的目的。所述支撑装置当稳压式气体储罐6容积较小时可不设置。

进一步的，稳压式气体储罐6的形状可以采用筒型、球形等不同形状。

进一步的，稳压式气体储罐6内的储存气体的空间可以是弹性内胆62内或弹性内胆62与承压外壳61间；当储存气体的空间是弹性内胆62内时，稳压介质储存空间为弹性内胆62与承压外壳61之间；当储存气体的空间是弹性内胆62与承压外壳61之间时，稳压介质储存空间为弹性内胆62内。

进一步的，稳压介质可以采用水、防冻液、液压油等不同液态介质，通过加压泵8加压充填或自动排放，调节稳压式气体储罐6的容量；也可以采用稳压式气体储罐6工作压力下低沸点可相变介质，通过配套的蒸发-冷凝系统，根据稳压式气体储罐6所储存气体的容量变化，通过自动调节稳压介质的蒸发-冷凝，充填或排空部分稳压式气体储罐6的容量的方式，达到储存气体的稳压作用。

进一步的，所述稳压式气体储罐6的储存介质的进口和出口可以分开设置（如图1-3所示的流体入处和流体出处），也可以不分开设置，只设置一个储存介质进出口。

所述稳压式气体储罐6内还可以储存液体，不只局限于储存气体。

实施例1

如图1所示，稳压式气体储罐6储存气体的空间是弹性内胆62与承压外壳61之间时，稳压介质储存空间为弹性内胆62内。以选用液体为稳压介质时，稳压介质充排系统包括加压泵8、低压液体储槽9、能量回收机15、发电机10及各相连管路；所述发电机（或其他用能设备）10与能量回收机15相连，所述能量回收机15的稳压介质回收口与稳压式气体储罐6内的稳压介质储存空间的进出口通过排液阀11相连；所述能量回收机15的稳压介质出口与低压液体储槽9的进口相连，所述低压液体储槽9的出口与加压泵8相连，所述加压泵10通过充液阀14与稳压式气体储罐6内的稳压介质储存空间的进出口相连；在稳压式气体储罐6的弹性内胆62与承压外壳61之间设置有与排液阀11和充液阀14连锁的压力-压差变送器12；在稳压式气体储罐6的弹性内胆62外设置有与充液阀14相连锁的位置开关13。

具体的运行流程是：

当稳压式气体储罐6为未充满状态，储存气体对其进行充装时，弹性内胆62内的稳压介质空间受到挤压，稳压式气体储罐6内部压力升高，压力-压差变送器12连锁排液阀11开启，并根据充装速率调节排液阀11的阀门开度，保持稳压式气体储罐6压力稳定；能量回收机15回收稳压介质所释放的能量，供发电机10发电（或驱动其他用能设备），发电机10发的电可以供给稳压介质充排系统（或其他用能设备）所需电能。

当储存介质从稳压式气体储罐6排放时，稳压式气体储罐6内压力降低，开启加压泵8，向稳压式气体储罐6内充填稳压介质（液体），压力-压差变送器12连锁充液阀14开启，并通过充液阀14开度调节稳压介质充填速率，维持稳压式气体储罐6内压力稳定，同时设置在弹性内胆62上的位置开关13与充液阀14连锁，当弹性内胆62充装达到最大位移时，充液阀14关闭，完成稳压介质（液体）的充装，同时避免了弹性内胆62的损坏，有效延长稳压式气体储罐6的使用寿命。

实施例2

如图2所示，稳压式气体储罐6储存气体的空间是弹性内胆62与承压外壳61之间时，稳压介质储存空间为弹性内胆62内。当稳压介质采用稳压式气体储罐6的工作压力下低沸点可相变介质时，稳压介质充排系统包括加热介质循环泵1、冷却介质循环泵2、加热介质储槽3、冷凝器4、蒸发器5、冷却介质储罐7、设置在稳压式气体储罐6内的检测装置及各相连管路；所述冷凝器4的稳压介质进口与稳压式气体储罐6的稳压介质储存空间的进出口相连，所述冷凝器4的稳压介质出口与蒸发器5的稳压介质进口相连；所述冷凝器4的冷却介质进口与冷却介质循环泵2的出口相连，所述冷凝器4的冷却介质出口与加热介质储槽3的进口相连；所述加热介质储槽3的出口与加热介质循环泵1的进口相连，所述加热介质循环泵1的出口与蒸发器5的加热介质进口相连，所述蒸发器5的加热介质出口与冷却介质储罐7的进口相连，所述冷却介质储罐7的出口与冷却介质循环泵2的进口相连；所述蒸发器5的稳压介质出口与稳压式气体储罐6的稳压介质储存空间的进出口相连。

具体的运行流程是：

当储存气体充装时，稳压式气体储罐6内压力升高，检测装置检出后，通过开启冷却介质循环泵2，使稳压介质在冷凝器4内冷凝，减少气态稳压介质所占容积，达到稳压效果，冷却介质循环流量根据稳压式气体储罐6内压力自动调节；

当储存气体排放时，稳压式气体储罐6内压力降低，检测装置检出后，开启加热介质循环泵1，将部分液态稳压介质蒸发，填补因排放而空出的稳压式气体储罐6内容积，维持稳压式气体储罐6内压力稳定，同样加热介质循环量根据罐内储存介质排放速度进行自动调节，使稳压介质蒸发速度与储存气体排放速度合理匹配。在稳压式气体储罐6内存储气体充满时，检测装置控制自动停止充装，以免损坏弹性内胆62。

加热介质和冷却介质为同一种介质，其设备、管路等设置良好的保温以减少对外界热源和冷却介质的依赖，即最大限度利用稳压介质的冷凝潜热作为其蒸发时的外供热量。该稳压介质可以根据稳压式气体储罐6的操作压力进行选择，比如：在3.0MPa左右操作时，可以采用丁烷等，在2.0左右操作时可以采用氨等。此处仅是举例说明，在实际操作中不局限于上述选择。

实施例3

如图3所示，稳压式气体储罐6储存气体的空间是弹性内胆62与承压外壳61之间时，稳压介质储存空间为弹性内胆62内。当稳压介质采用稳压式气体储罐6的工作压力下低沸点可相变介质时，稳压介质充排系统包括冷凝/蒸发装置16（即将冷凝器4和蒸发器5合二为一）、稳压介质储罐17、稳压介质循环泵18、设置在稳压式气体储罐6内的检测装置及各相连管路等；所述冷凝/蒸发装置16内设置有（冷）热水进口和（冷）热水出口以对稳压介质进行冷却冷凝和加热蒸发；在各相连管路上合适的位置设置阀门，冷凝/蒸发装置16可以根据需要自动对稳压介质进行冷凝或蒸发以平衡稳压式气体储罐6内的压力，具体的运行流程与实施例2类似，此处不再详述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。