一種用于天然氣儲存和運輸?shù)奈教烊粴膺\輸罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣儲存與運輸領(lǐng)域，特別是涉及一種用于天然氣儲存和運輸?shù)奈教烊粴膺\輸罐。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種理想的清潔燃料，其不僅燃燒效率高，而且C0、N0x、S0# CO 2排放量比其它礦物燃料明顯減少。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重及人們對于良好空氣環(huán)境的進(jìn)一步渴望，開發(fā)新型清潔型燃料的要求越來越迫切。我國天然氣工業(yè)發(fā)展相對滯后，但是進(jìn)入21世紀(jì)后，我國天然氣工業(yè)和天然氣市場發(fā)展迅猛，天然氣消費量從2000年的245億立方米增長到2014年的1308億立方米，天然氣在我國一次能源中的占比進(jìn)一步提升。同時隨著勘探技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，2014年我國新增探明地質(zhì)儲量超過5000億立方米，國產(chǎn)常規(guī)氣量為1250億立方米，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步增長。
[0003]目前常用的天然氣儲運技術(shù)有管道儲運(PNG)、天然氣液化儲運(LNG)、天然氣壓縮儲運(CNG)和天然氣吸附儲運(ANG)技術(shù)等，其中天然氣吸附儲運技術(shù)為新型儲運技術(shù)。ANG是在儲罐中裝入高比表面的天然氣專用吸附劑，利用其巨大的比表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，在常溫、中壓下使ANG達(dá)到與CNG相接近的儲存容量的儲運技術(shù)。
[0004]天然氣吸附儲運技術(shù)中，新型吸附劑的研發(fā)經(jīng)過多年的發(fā)展逐漸成熟，已具備工業(yè)化、市場化的條件。但吸附天然氣的儲罐設(shè)計還沒有明確的規(guī)范和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，ANG儲罐屬于壓力容器，設(shè)計過程中要考慮安全方面的問題。同時天然氣吸附容易受到吸脫附過程中熱效應(yīng)的影響，天然氣在多孔活性炭表面上吸附/脫附過程中由于分子間范德華力的作用會表現(xiàn)出吸放熱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會使吸附劑的溫度升高或降低而阻礙吸附和脫附過程，這種負(fù)面效應(yīng)叫做天然氣吸附過程中的熱效應(yīng)。比如天然氣吸附是放熱過程，在天然氣進(jìn)行吸附時會導(dǎo)致吸附劑的溫度大幅度上升直接影響吸附效率。脫附過程則是吸熱過程，會導(dǎo)致吸附劑溫度下降而影響脫附效率。因此在設(shè)計過程中要考慮如何解決儲罐內(nèi)部的熱量管理。此外對于儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計還有其他因素需要考慮，如吸附劑的定期更換、防止進(jìn)出氣管堵塞等問題。吸附劑在吸脫附一定次數(shù)后吸附量會降低，需再生之后才能重新使用，所以吸附儲罐的設(shè)計應(yīng)考慮到吸附劑再生過程中如何方便取出吸附劑。現(xiàn)階段常用的吸附劑為活性炭，天然氣吸脫附過程中由于氣體的流動，會帶動儲罐內(nèi)的活性炭粉塵流動使進(jìn)出口管堵塞。所以上述因素都是天然氣吸附儲罐設(shè)計中需考慮到的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述天然氣吸附儲運過程提供了一種吸附天然氣運輸罐設(shè)計，旨在解決吸附天然氣儲運過程中，因熱效應(yīng)、吸附劑固定、吸附劑再生、粉塵堵塞等問題對天然氣吸附量的影響。針對上述天然氣吸附儲運過程中對儲罐的要求。
[0006]本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種用于天然氣儲存和運輸?shù)奈教烊粴膺\輸罐，所述運輸罐的內(nèi)部有恒溫系統(tǒng)及支撐結(jié)構(gòu)；恒溫系統(tǒng)包括散熱孔和恒溫盤管；所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐板、固定板和立管；
所述恒溫盤管與立管連通；所述支撐結(jié)構(gòu)包括兩個以上的固定板，所述固定板間由立管固定；所述固定板上設(shè)置有恒溫盤管；所述恒溫盤管上放置有支撐板，所述支撐板上放置有活性炭，所述活性炭上設(shè)置有另一塊固定板；所述支撐板上開有散熱孔；針對本儲罐的用戶，要求上下游用戶都有一套針對本運輸罐的充放氣對接裝置，上游對接裝置要有與吸附罐、流量計、調(diào)壓閥等裝置，下游對接裝置要有流量計、調(diào)壓閥等。
[0007]上述裝置中，所述運輸罐的罐體外壁上下各有兩對手孔，且所述手孔中兩兩對稱，且上兩對手孔的圓心連線與下兩對手孔的圓心連線空間垂直；還包括熱電偶測溫口和放散口，所述熱電偶測溫口設(shè)置于主罐體上，所述放散口設(shè)置于運輸罐的頂端。
[0008]上述裝置中，還包括安全閥、冷媒進(jìn)口管和出口管；所述安全閥設(shè)置于儲罐頂部，所述冷媒進(jìn)口管位于儲罐頂部；所述出口管位于底部。
[0009]上述裝置中，還包括天然氣進(jìn)氣管、天然氣出口管和排污口(8);所述天然氣進(jìn)氣管位于儲罐底部，所述天然氣出口管位于儲罐頂部；所述天然氣進(jìn)氣管和天然氣出口管都設(shè)有濾網(wǎng)，同時進(jìn)出口管上分別有閥門；所述儲罐底部設(shè)有排污口。
[0010]上述裝置中，所述支撐板為開有散熱孔的圓板，所述支撐板沿直徑方向平均分為四塊，所述支撐板放置在恒溫盤管上，散熱孔大小小于成型活性炭大小。
[0011]上述裝置中，所述立管為四根，四根立管中一根頂部開口與進(jìn)口管連接，另外三根中的一根底部開口與出口管連接，與外部冷媒循環(huán)連通，其余頂端全部封口。
[0012]上述裝置中，所述恒溫盤管為橢圓管，所述立管為圓管，恒溫盤管內(nèi)注有冷媒或相變材料。
[0013]上述裝置中，固定板與四根立管相連，固定板通過四個卡箍固定在立管上，固定板上開有散熱孔，散熱孔大小和支撐板散熱孔相同。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的特點:
1、維持儲罐恒溫、提高吸附效率。儲罐內(nèi)有恒溫盤管，恒溫盤管與立管相連，盤管內(nèi)裝有冷媒或相變材料等。同時進(jìn)氣口設(shè)置在儲罐底部，出氣口在頂部。當(dāng)接入外部循環(huán)冷媒時可形成逆流換熱，無外部循環(huán)水時底部進(jìn)氣首先放熱加熱恒溫盤管中的冷媒，使恒溫盤管中的冷媒形成自循環(huán)，平衡儲罐內(nèi)部溫度。
[0015]2、固定活性炭、防止堵塞?；钚蕴繛榉蹱钗镔|(zhì)，直接填充到儲罐中會使流動阻力增大，所以需壓制成塊放入儲罐中才可。塊狀活性炭如果隨意堆積到儲罐內(nèi)，在運輸過程中會因為車的震蕩造成活性炭的擠壓、摩擦等，生成粉末，在充放氣時易堵塞進(jìn)出口管。本發(fā)明設(shè)有支撐板和固定板，固定活性炭后減少活性炭之間的擠壓、摩擦，同時在進(jìn)出口管上有濾網(wǎng)防止堵塞。
[0016]3、增強設(shè)計結(jié)構(gòu)、適應(yīng)多種工況。恒溫盤管為橢圓管，增加與上下界面接觸面積增強換熱。立管主要為支撐作用，圓形有助于提高鋼管的承載力，增強儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的極限承載力。內(nèi)部恒溫盤管有外部接口，當(dāng)儲氣量少、充氣時間長時，可通過恒溫盤管現(xiàn)有冷媒控制儲罐溫度。當(dāng)儲氣量多、充氣時間短時，可接外部循環(huán)冷媒。
[0017]4、方便活性炭更換、再生。活性炭使用一定次數(shù)后會失活，需要進(jìn)行再生，本移動罐罐體上設(shè)有上下對稱的四個手孔，且支撐板為圓板平分為四份，上述結(jié)構(gòu)設(shè)計方便將儲罐中的活性炭取出進(jìn)行再生。同時也可將儲罐恒溫盤管中的冷媒排出，從儲罐進(jìn)氣口通入高溫N2進(jìn)行再生。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明罐體結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2為本發(fā)明罐體結(jié)構(gòu)左視圖；
圖3為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為支撐板俯視圖；
圖5為圖3的局部放大圖。
[0019]圖中示出:手孔1，熱電偶測溫口 2，安全閥3，冷媒進(jìn)口管4，冷媒出口管5，天然氣進(jìn)口管6，天然氣出口管7，排污口 8，放散管線9，恒溫盤管10，散熱孔11，支撐板12，固定板13，立管14，卡箍15。
【具體實施方式】
[0020]為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0021]如圖1~圖5所示，一種用于天然氣儲存和運輸?shù)奈教烊粴膺\輸罐，所述運輸罐的內(nèi)部有恒溫系統(tǒng)及支撐結(jié)構(gòu)；恒溫系統(tǒng)包括散熱孔11和恒溫盤管10 ;所述支撐結(jié)構(gòu)包括支撐板12、固定板13和立管14 ；
所述恒溫盤管10與立管14連通；所述支撐結(jié)構(gòu)包括兩個以上的固定板13，所述固定板13間由立管14固定；所述固定板13上設(shè)置有恒溫盤管10 ;所述恒溫盤管10上放置有支撐板12，所述支撐板12放置有活性炭，所述活性炭上設(shè)置有另一塊固定板13 ;所述支撐板12上開有散熱孔11 ；
所述運輸罐的罐體外壁上下各有兩對手孔1，且所述手孔I中兩兩對稱，且上兩對手孔的圓心連線與下兩對手孔的圓心連線空間垂直；還包括熱電偶測溫口 2和放散口 9，所述熱電偶測溫口 2設(shè)置于主罐體上，所述放散口 9設(shè)置于運輸罐的頂端。
[0022]還包括安全閥3、冷媒進(jìn)口管4和出口管5 ;所述安全閥3設(shè)置于儲罐頂部，所述冷媒進(jìn)口管4位于儲罐頂部；所述出口管5位于底部。
[0023]還包括天