本發(fā)明涉及低溫儲存設備領域，特別涉及一種低溫介質(zhì)貯罐。

背景技術(shù)：

近年來，隨著環(huán)境污染日益嚴重，清潔能源越發(fā)受到人們的青睞，但LNG在生產(chǎn)、儲運過程中不可避免的吸收熱量，產(chǎn)生蒸發(fā)氣體（BOG），由此造成的損耗較大，不僅在一定程度上污染環(huán)境，形成安全隱患，而且造成資源浪費，因此，減少甚至不排放BOG的LNG貯罐顯得尤為重要。

目前實現(xiàn)BOG不排放主要是采用再液化的處理方式，實現(xiàn)方式主要有兩種：一種是將冷凝裝置直接安裝在貯罐頂部，將BOG氣體在貯罐內(nèi)直接液化，如中國實用新型專利ZL201320230481.6（公告號：CN203298560U）公開一種LNG貯罐內(nèi)BOG液化系統(tǒng)，該專利中采用液氮壓縮裝置，結(jié)構(gòu)不夠靈活，且易漏熱。另一種是將BOG從低溫貯罐中引出再液化之后返回低溫貯罐，這種方式中，BOG的再液化主要使用到的是液化回收裝置，如中國實用新型專利ZL201320237880.5（CN203249465U）公開一種BOG再液化裝置，其通過增壓BOG氣體，循環(huán)壓縮制冷實現(xiàn)再液化，但該結(jié)構(gòu)工作復雜，制冷量較低。為了實現(xiàn)液化回收裝置最大換熱，達到最大換熱效果，絕熱結(jié)構(gòu)至關重要，如中國發(fā)明專利申請201410020565.6（公開號為CN103759497A）公開了一種小型撬裝式液化天然氣蒸發(fā)氣再液化回收裝置的安裝結(jié)構(gòu)，但該專利申請的方案中無真空絕熱保護，因而易造成熱量損失以及制冷效果不夠理想的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種高效、便捷實現(xiàn)蒸發(fā)氣低排放甚至不排放的低溫介質(zhì)貯罐。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種低溫介質(zhì)貯罐，包括外殼、低溫介質(zhì)內(nèi)容器和冷媒內(nèi)容器；低溫介質(zhì)內(nèi)容器用以盛裝低溫介質(zhì)，所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器設置于所述外殼中，并與外殼之間具有間隔；冷媒內(nèi)容器用以盛裝冷媒，且所述冷媒的溫度低于所述低溫介質(zhì)的溫度；所述冷媒內(nèi)容器設置于所述外殼中，將冷媒的冷量向所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器傳遞，所述冷媒內(nèi)容器與所述外殼、所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器之間均具有間隔；所述外殼、所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器、所述冷媒內(nèi)容器相間隔而構(gòu)成的夾層空間為絕熱空間。

優(yōu)選地，所述低溫介質(zhì)貯罐還包括導熱結(jié)構(gòu)；所述導熱結(jié)構(gòu)位于所述外殼內(nèi)，連接所述冷媒內(nèi)容器和所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器，以將冷媒冷量傳遞至所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器。

優(yōu)選地，所述導熱結(jié)構(gòu)為金屬導熱件；金屬導熱件一端固定連接所述冷媒內(nèi)容器，金屬導熱件另一端固定連接所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器，從而將冷媒內(nèi)容器的冷量傳遞至所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器。

優(yōu)選地，所述導熱結(jié)構(gòu)為換熱管路；所述換熱管路連接所述冷媒內(nèi)容器并與所述冷媒內(nèi)容器內(nèi)部相連通，所述換熱管路在所述夾層空間內(nèi)延伸至所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器處，將換熱管路中冷媒的冷量向低溫介質(zhì)內(nèi)容器內(nèi)傳遞。

優(yōu)選地，所述導熱結(jié)構(gòu)包括金屬導熱件和換熱管路；所述金屬導熱件一端固定連接所述冷媒內(nèi)容器，金屬導熱件另一端固定連接所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器，從而將冷媒內(nèi)容器的冷量傳遞至所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器；所述換熱管路連接所述冷媒內(nèi)容器并與所述冷媒內(nèi)容器內(nèi)部相連通，所述換熱管路在所述夾層空間內(nèi)延伸至所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器處，將換熱管路中冷媒的冷量向低溫介質(zhì)內(nèi)容器內(nèi)傳遞。

優(yōu)選地，所述金屬導熱件呈兩端開口的筒狀，兩端的開口分別連接所述冷媒內(nèi)容器和所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器，金屬導熱件內(nèi)部絕熱。

優(yōu)選地，所述金屬導熱件的材質(zhì)為低溫鋼，金屬導熱件分別與所述冷媒內(nèi)容器和所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器焊接固定。

優(yōu)選地，所述金屬導熱件上設有通孔，而使金屬導熱件內(nèi)部與所述夾層空間相通。

優(yōu)選地，所述換熱管路伸入所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器內(nèi)；所述換熱管路包括冷卻管、進管和出管；冷卻管位于所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器內(nèi)；進管一端連接所述冷卻管的進口，另一端連接所述冷媒內(nèi)容器并與冷媒內(nèi)容器內(nèi)部相連通；出管一端連接所述冷卻管的出口，另一端位于所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器外。

優(yōu)選地，所述冷卻管從所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器的一端伸入低溫介質(zhì)內(nèi)容器中，并延伸至靠近低溫介質(zhì)內(nèi)容器的另一端。

優(yōu)選地，所述冷卻管盤繞設置于所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器內(nèi)。

優(yōu)選地，所述出管在所述夾層空間內(nèi)延伸至所述外殼處，并通過一延伸管與外殼外部相通，所述延伸管上設有控制閥。

優(yōu)選地，所述換熱管路貼合于所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器的外壁。

優(yōu)選地，所述換熱管路在所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器的外壁盤繞設置。

優(yōu)選地，所述換熱管路從靠近所述冷媒內(nèi)容器底部處與冷媒內(nèi)容器內(nèi)部相連通。

優(yōu)選地，所述冷媒內(nèi)容器與所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器在所述外殼內(nèi)沿外殼縱向間隔布置。

優(yōu)選地，所述低溫介質(zhì)內(nèi)容器和所述冷媒內(nèi)容器均包括筒體和位于筒體兩端的封頭，低溫介質(zhì)內(nèi)容器和冷媒內(nèi)容器的其中一端封頭相對。

優(yōu)選地，所述冷媒內(nèi)容器下部連接有冷媒進液管，冷媒內(nèi)容器的氣相空間連接有排放管道，所述冷媒進液管和所述排放管道伸出所述外殼外。

優(yōu)選地，所述夾層空間采用真空粉末絕熱結(jié)構(gòu)或多層纏繞絕熱結(jié)構(gòu)或復合絕熱結(jié)構(gòu)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：本發(fā)明的低溫介質(zhì)貯罐中，在外殼內(nèi)同時密封低溫介質(zhì)內(nèi)容器和冷媒內(nèi)容器，以冷媒內(nèi)容器所盛裝的溫度低于低溫介質(zhì)溫度的冷媒作為內(nèi)部冷源，將冷媒的冷量傳遞至低溫介質(zhì)內(nèi)容器中，抑制低溫介質(zhì)內(nèi)容器中低溫介質(zhì)蒸發(fā)氣的產(chǎn)生量，實現(xiàn)更長時間的蒸發(fā)氣零排放。冷量傳遞在外殼絕熱空間內(nèi)進行，冷量損失小，冷量傳遞快捷高效，有效減少甚至避免蒸發(fā)氣的排放。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低溫介質(zhì)貯罐第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明低溫介質(zhì)貯罐第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明低溫介質(zhì)貯罐第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明低溫介質(zhì)貯罐第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明如下：1、外殼；11、筒體；12、左封頭；13、右封頭；2、LNG內(nèi)容器；21、筒體；22、左封頭；23、右封頭；3、液氮內(nèi)容器；31、筒體；32、左封頭；33、右封頭；36、液氮進液管；37、進液閥；4、夾層空間；5、金屬導熱件；6、換熱管路；61、冷卻管；62、進管；63、出管；66、延伸管；67、控制閥。

具體實施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種低溫介質(zhì)貯罐，在該低溫介質(zhì)貯罐中集成設置有低溫介質(zhì)內(nèi)容器和冷媒內(nèi)容器，在冷媒內(nèi)容器盛裝溫度低于低溫介質(zhì)溫度的冷媒，利用冷媒的低溫對低溫介質(zhì)進行保冷，減少低溫介質(zhì)的氣化。

該低溫介質(zhì)貯罐適用于多種低溫介質(zhì)的儲存，如LNG、液態(tài)乙烯、液氬等；相應地，使冷媒溫度低于儲存的低溫介質(zhì)溫度即可，例如液氮等。

作為一種典型的應用，這種低溫介質(zhì)貯罐可以作為液化天然氣貯罐，即其所儲存的低溫介質(zhì)為LNG，而冷媒內(nèi)容器中所盛裝的冷媒可采用液氮。以下以儲存LNG為例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行具體介紹。

在以下各實施例中，將低溫介質(zhì)貯罐直接稱為“液化天然氣貯罐”，低溫介質(zhì)容器稱為“LNG內(nèi)容器”，冷媒內(nèi)容器稱為“液氮內(nèi)容器”。

第一實施例，請參閱圖1所示的結(jié)構(gòu)。

本實施例的液化天然氣貯罐具有一外殼1，外殼1內(nèi)同時密封設置有用于盛裝LNG的LNG內(nèi)容器2和用于盛裝液氮的液氮內(nèi)容器3。

LNG內(nèi)容器2與外殼1之間、LNG內(nèi)容器2與液氮內(nèi)容器3之間，以及液氮內(nèi)容器3與外殼1之間均具有間隔，三者相間隔構(gòu)成夾層空間4，該夾層空間4為絕熱空間，可采用真空粉末絕熱結(jié)構(gòu)或多層纏繞絕熱結(jié)構(gòu)或復合絕熱結(jié)構(gòu)。

圖1所示的液化天然氣貯罐為臥式貯罐，外殼1、LNG內(nèi)容器2和液氮內(nèi)容器3均由筒體11、21、31以及分別位于筒體11、21、31兩端的左封頭12、22、32和右封頭13、23、33構(gòu)成。

外殼1、LNG內(nèi)容器2和液氮內(nèi)容器3的中軸線在同一條直線上，LNG內(nèi)容器2和液氮內(nèi)容器3在外殼1內(nèi)沿外殼1縱向左右間隔分布，LNG內(nèi)容器2的右封頭23與液氮內(nèi)容器3的左封頭32相對。

該液化天然氣貯罐還可以為立式貯罐，LNG內(nèi)容器2和液氮內(nèi)容器3在外殼1內(nèi)沿外殼1縱向上下間隔布置。其中，較優(yōu)地可將液氮內(nèi)容器3置于上部，以獲得更高的液化效率。

本實施例的液化天然氣貯罐中，以液氮內(nèi)容器3所盛裝的液氮作為內(nèi)部冷源，液氮提供的冷量在由外殼1所圍住的空間內(nèi)通過冷量輻射傳遞給LNG內(nèi)容器2，抑制LNG內(nèi)容器2中BOG的產(chǎn)生量，實現(xiàn)更長時間的BOG零排放。

液氮內(nèi)容器3下部連接有液氮進液管36，以進行液氮的補充。液氮進液管36從液氮內(nèi)容器3內(nèi)部穿過液氮內(nèi)容器3的右封頭33和外殼1的右封頭13伸到外殼1外，位于外殼1之外的液氮進液管36上設置有進液閥37。液氮內(nèi)容器3的氣相空間還連接有排放管道（圖中未示出），排放管道伸出外殼1外，如液氮內(nèi)容器3中壓力達到設定值，可以通過該排放管道向外界釋放壓力。

本實施例中，冷量的傳遞通過冷量輻射實現(xiàn)，在低溫介質(zhì)與冷媒溫差較大時可獲得更好的效果。在其他實施例中，液氮內(nèi)容器3向LNG內(nèi)容器2傳遞冷量還可通過導熱結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，導熱結(jié)構(gòu)設置于外殼1內(nèi)，并連接LNG內(nèi)容器2與液氮內(nèi)容器3，導熱結(jié)構(gòu)可采用多種結(jié)構(gòu)形式，以下通過幾個具體實施例進行詳細說明。

第二實施例，請參閱圖2所示的結(jié)構(gòu)。

本實施例的液化天然氣貯罐中，導熱結(jié)構(gòu)為一金屬導熱件5。

金屬導熱件5一端固定連接液氮內(nèi)容器3，金屬導熱件5另一端固定連接LNG內(nèi)容器2，從而將液氮內(nèi)容器3的冷量傳遞至LNG內(nèi)容器2。

該結(jié)構(gòu)中，通過金屬導熱件5實現(xiàn)接觸換熱，金屬導熱件5直接作為冷量傳遞媒介，將冷量傳遞至LNG內(nèi)容器2，對LNG內(nèi)容器2有緩慢冷卻作用，從而降低LNG內(nèi)容器2中BOG的產(chǎn)生量。金屬導熱件5的材質(zhì)為低溫鋼，具體可為奧氏體不銹鋼等。

金屬導熱件5呈兩端開口的筒狀，其左端開口與LNG內(nèi)容器2的右封頭23連接，右端開口與液氮內(nèi)容器3的左封頭32連接。連接方式可采用焊接。

本實施例中，金屬導熱件5為等截面圓筒結(jié)構(gòu)，在其他變形結(jié)構(gòu)中，金屬導熱件5還可以是變截面圓筒結(jié)構(gòu)，金屬導熱件5的截面形狀也不限于圓形，可依據(jù)實際情況進行設計。另外還可以增大金屬導熱件5的直徑，使金屬導熱件5分別與LNG內(nèi)容器2的筒體21、液氮內(nèi)容器3的筒體31相連接。

金屬導熱件5內(nèi)部絕熱，作為一較優(yōu)的實現(xiàn)方式，可在金屬導熱件5上設置通孔（圖中未示出），使得金屬導熱件5內(nèi)部與夾層空間4相通，與夾層空間4采用相同的絕熱結(jié)構(gòu)。

金屬導熱件5一方面可以如上所述起到冷量傳遞的作用，另一方面還可以起到連接支撐的作用。

通過金屬導熱件5對LNG內(nèi)容器2和液氮內(nèi)容器3的連接，可以將這三者視為一個剛性整體，靈活設置該整體支撐于外殼1中的支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)可按現(xiàn)有低溫貯罐的結(jié)構(gòu)設置為兩點支撐、八點支撐或其他可行的支撐方案，在八點支撐方案中，支撐結(jié)構(gòu)還可以是設置在金屬導熱件5與外殼1之間。

第三實施例，請參閱圖3所示的結(jié)構(gòu)。

本實施例的液化天然氣貯罐中，導熱結(jié)構(gòu)為換熱管路6。

換熱管路6連接液氮內(nèi)容器3并與液氮內(nèi)容器3內(nèi)部相連通，換熱管路6提供了供液氮流動的通路，液氮可從液氮內(nèi)容器3中進入換熱管路6。換熱管路6在夾層空間4內(nèi)延伸至LNG內(nèi)容器2處，將換熱管路6中液氮的冷量向LNG內(nèi)容器2內(nèi)傳遞。

本實施例中，換熱管路6伸入LNG內(nèi)容器2內(nèi)，液氮的冷量經(jīng)換熱管路6向LNG內(nèi)容器2內(nèi)傳遞，實現(xiàn)BOG的快速液化，從而降低LNG內(nèi)容器2中BOG的產(chǎn)生量。具體地，該換熱管路6包括冷卻管61、進管62和出管63。

冷卻管61位于LNG內(nèi)容器2內(nèi)，靠近LNG內(nèi)容器2的頂部，冷卻管61中液氮的冷量經(jīng)與LNG內(nèi)容器2中的蒸發(fā)氣進行熱交換而傳遞給LNG內(nèi)容器2。為增加換熱面積，冷卻管61盤繞設置于LNG內(nèi)容器2內(nèi)，增加冷卻管61的總長度。

同時，冷卻管61還從LNG內(nèi)容器2軸向的一端伸入LNG內(nèi)容器2中，并延伸至靠近LNG內(nèi)容器2軸向的另一端，增加冷卻管61在LNG內(nèi)容器2中的布置范圍，提高換熱效果。在本實施例中，冷卻管61從LNG內(nèi)容器2的右封頭23伸入LNG內(nèi)容器2的氣相空間，并向左延伸至靠近LNG內(nèi)容器2的左封頭22。

進管62一端冷卻管61的進口，另一端連接液氮內(nèi)容器3并與液氮內(nèi)容器3內(nèi)部相連通，從而將液氮內(nèi)容器3中的液氮導入至冷卻管61中。

進管62從靠近液氮內(nèi)容器3底部處與液氮內(nèi)容器3內(nèi)部相連通，以在液氮內(nèi)容器3中液位較低時仍能實現(xiàn)液氮傳遞。本實施例中，進管62連接液氮內(nèi)容器3的左封頭32下部，在其他方式中，進管62還可以從液氮內(nèi)容器3的筒體31底部進入液氮內(nèi)容器3中，具體可依夾層空間4的大小而定。進管62在夾層空間4內(nèi)向上延伸，再與冷卻管61相連。

出管63一端冷卻管61的出口，另一端位于LNG內(nèi)容器2外，將向LNG內(nèi)容器2內(nèi)釋放冷量后的氮氣排出。

本實施例中，出管63在夾層空間4內(nèi)延伸至外殼1的右封頭13處，再通過延伸管66與外殼1外部相通，延伸管66上設有控制閥67。從延伸管66輸出的氮氣可以直接排向大氣，也可連接其他用氣設備，或在外部再冷卻液化后重復使用。通過控制閥67控制液氮流通，并可以適時關閉，防止LNG內(nèi)容器2過度降壓。

在本實施例中，換熱管路6還可以不伸入LNG內(nèi)容器2中，而是貼合于LNG內(nèi)容器2的外壁，液氮的冷量傳遞給LNG內(nèi)容器2，對LNG內(nèi)容器2進行緩慢冷卻，從而降低LNG內(nèi)容器2中BOG的產(chǎn)生量。為提高該熱交換的效率，可將換熱管路6盤繞設置于LNG內(nèi)容器2的外壁。

與換熱管路6伸入LNG內(nèi)容器2類似地，換熱管路6較優(yōu)地從靠近液氮內(nèi)容器3底部處與液氮內(nèi)容器3內(nèi)部相連通。另外，換熱管路6中經(jīng)換熱后的氮氣同樣可導出至外殼1外。

第四實施例，請參閱圖4所示的結(jié)構(gòu)。

本實施例的液化天然氣貯罐中，導熱結(jié)構(gòu)包括第二實施例中的金屬導熱件5和第三實施例中的換熱管路6。

金屬導熱件5的具體結(jié)構(gòu)可參照第二實施例的說明，換熱管路6的具體結(jié)構(gòu)可參照第三實施例的說明，此處不再重復。換熱管路6在夾層空間4中延伸時，可從金屬導熱件5外繞過，也可從金屬導熱件5中穿過。

本實施例中同時采用金屬導熱件5接觸換熱和液氮流通換熱的形式，可具有更好的冷量傳遞效果。

在上述第二實施例至第四實施例中，外殼1、LNG內(nèi)容器2、液氮內(nèi)容器3及相應的其他結(jié)構(gòu)特征均參照第一實施例。

雖然已參照幾個典型實施方式描述了本發(fā)明，但應當理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施方式不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權(quán)利要求所涵蓋。