子母罐式液氮組合容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種子母罐式液氮組合容器，它包括子罐、管道系統(tǒng)、夾層、母罐、測控系統(tǒng)、安全附件以及外部操作平臺。液氮組合容器外部進行油漆噴涂，安裝于基礎(chǔ)平臺上。五只子罐同心正多邊形排列，管道系統(tǒng)布置于五只子罐至母罐中心的區(qū)域處，五只子罐結(jié)構(gòu)為立式圓柱形，子罐底部為支腿支撐，五只子罐均設(shè)置有加注口，排氣口，外增壓口和上轉(zhuǎn)注口。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)注、增壓、泄壓以及實時監(jiān)控的過程，是理想的大型液氮的貯存供應(yīng)設(shè)備。用于液氮貯存供應(yīng)容器，采用壓力擠壓辦法對外排液操作簡便、可靠性高，帶壓貯存減少貯存期內(nèi)排放損失，制造安裝較球罐更易實現(xiàn)，制造安裝成本低，故此將具有更高的安全性、穩(wěn)定性、可控性。
【專利說明】子母罐式液氮組合容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液氮容器，尤其涉及一種子母罐式液氮組合容器。
【背景技術(shù)】
[0002]子母罐式組合容器式指擁有多個子罐(三個以上)并聯(lián)組成內(nèi)罐，以滿足低溫液體貯存站大容量貯液要求。多只子罐并列組裝在母罐中。其優(yōu)勢在于，采用壓力擠壓辦法對外排液而不需要輸液泵排液從而操作簡便、可靠性高，帶壓貯存減少貯存期內(nèi)排放損失，制造安裝較球罐更易實現(xiàn)，制造安裝成本低，子母罐式組合容器能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)注、加注、增壓、泄壓以及實時監(jiān)控的過程，因此是理想的大型低溫液體的貯存供應(yīng)設(shè)備。若將此形式用于液氮供應(yīng)容器，將使大型液氮貯存供應(yīng)設(shè)備具有更高的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可控性，但現(xiàn)有設(shè)計中存在著主要設(shè)計問題如下:
(1)對于大型低溫容器，夾層的絕熱形式的設(shè)計以及填充珠光砂的方法；
(2)普通設(shè)置單一安全附件，安全閥的滯后性和爆破片的一次性，很難滿足安全性；
(3)對于母罐罐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；
(4)所有液相引出外罐管路，管接頭的形式；
(5)如何提高子母罐操作的方便性；
(6)子罐進液如何避免充液時局部溫差應(yīng)力過大；
(7)完善的測控系統(tǒng)設(shè)計；
(8)對于大型低溫容器，減少冷損的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
(9)小流量加注和大流量加注的綜合設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種子母罐式液氮組合容器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
子母罐式液氮組合容器，包括有一只自增壓子罐、四只普通子罐、管道系統(tǒng)、夾層、母罐、測控系統(tǒng)、安全附件以及外部操作平臺，液氮組合容器安裝于基礎(chǔ)平臺上，五只子罐同心正多邊形排列，管道系統(tǒng)布置于五只子罐至母罐中心的區(qū)域處，五只子罐結(jié)構(gòu)為立式圓柱形，子罐底部為支腿支撐，五只子罐均設(shè)置有加注口，排氣口，外增壓口和上轉(zhuǎn)注口，自增壓子罐還設(shè)置有分流口、自增壓口和回流口，所述的管道系統(tǒng)包含加注管道、上轉(zhuǎn)注管道、增壓管道、排放管道、分流管道、回流管道、測滿管道、安全附件管道、測控系統(tǒng)管道和夾層保壓管道。
[0005]所述的安全附件分為子罐安全保護裝置，母罐泄壓裝置和夾層保護裝置，子罐安全保護裝置分別配備于五只子罐上，由子罐頂端引出后，末端通過三通閥將安全閥和爆破片并聯(lián)；所述的母罐泄壓裝置包括外罐泄放裝置和呼吸閥；所述的夾層保護裝置，由外接氮氣源引入夾層，管道上配備調(diào)壓閥，并聯(lián)氮氣旁通閥，調(diào)壓閥前后端配備壓力表，調(diào)壓閥后端還配備了壓力傳感器和分析儀。
[0006]所述的夾層填充珠光砂，充干氮氣，采用自力式調(diào)壓閥控制夾層壓力，夾層工作壓力為 0.0OlMpa0
[0007]所述的母罐為平底拱蓋結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)有泄壓裝置口，珠光砂填充口，下部設(shè)有珠光砂排出口，頂部和側(cè)面設(shè)置人口，外部設(shè)有導(dǎo)靜電接地及防雷設(shè)施、內(nèi)部設(shè)有消防噴淋管道。
[0008]所述的外部操作平臺配備旋梯到頂部。
[0009]所述的測控系統(tǒng)，包括對壓力、液位以及溫度的測量顯示儀表和遠傳測控儀表，在五只子罐頂端和底端分別引出壓力-液位組合測量儀表組件，在母罐的底部設(shè)置五個測溫點，頂部設(shè)置五個測溫點，在每個子罐的上、中、下部設(shè)置測溫點，使用溫度傳感器進行測量。
[0010]所述的加注口設(shè)置在五只子罐底部并與加注管道相連；所述的上轉(zhuǎn)注口設(shè)置在五只子罐頂部，連接上轉(zhuǎn)注管道；所述的排氣口設(shè)置在五只子罐的頂部，連至排放主管道；所述的增壓口分為自增壓口和外增壓口，所述的自增壓口在自增壓子罐底部和頂部各設(shè)置有一個，連接自增壓汽化器進出口 ；外增壓口設(shè)置在五只子罐頂部，連至外接氮氣源，對子罐進行增壓；所述的分流口設(shè)置在自增壓子罐底部，連至加注分管道；所述的回流口由自增壓子罐頂部引出，連接排放主管道，使得排氣過程中的殘液回流至自增壓子罐中；所述的測滿口設(shè)置在五只子罐最高液位處。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明為減少占地面積，子罐采用立式圓柱形式，子罐設(shè)計帶壓，實現(xiàn)了帶壓存儲，降低了對絕熱材料和環(huán)境的要求，降低成本。
[0012]液氮組合容器絕熱形式為填充珠光砂正壓保壓絕熱，夾層抽真空后充干氮氣，如此設(shè)置了氮氣保護裝置，保證夾層處于微正壓工況，防止潮氣侵入。氮氣可通過調(diào)節(jié)閥進入夾層，調(diào)節(jié)閥可保證夾層壓力的穩(wěn)定，當調(diào)節(jié)閥檢修時，氮氣可通過旁通閥門進入夾層。外罐頂部設(shè)置珠光砂填充口，下部設(shè)有珠光砂排出口，便于珠光砂填充、排出。頂部和側(cè)面設(shè)置人孔，便于檢修。母罐設(shè)有導(dǎo)靜電接地及防雷設(shè)施，接口消防噴淋管道，以保證其使用的安全性
當子罐內(nèi)部壓力升高時，可通過排放總閥將BOG放掉，也可通過調(diào)節(jié)總閥來維持子罐壓力穩(wěn)定；每只子罐氣相管道上設(shè)置一只安全閥和爆破片裝置，并在安全閥和爆破片裝置前安裝三通切換閥，保證在任何情況下，均有I只安全裝置于工作狀態(tài)，起到雙重保護作用以確保組合容器運行安全。對于母罐，其設(shè)置了泄放裝置和呼吸閥，用以防止夾層壓力急
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[0013]母罐為平底拱蓋結(jié)構(gòu)，安裝于基礎(chǔ)平臺上，基礎(chǔ)平臺和母罐頂部設(shè)置操作平臺，其間設(shè)置旋梯，便于集中操作，上下方便、輕松。
[0014]所有液相引出外殼管道均采用真空絕熱管道含泵回流管，加注總口、加注分口采用承插絕熱結(jié)構(gòu)，焊接處采用小真空絕熱結(jié)構(gòu)，保證低溫出液管路的真空絕熱性。子罐管道采用U型膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，與母罐連接處采用絕熱套管，出口管道采用波紋管補償器，最大限度地減少冷損。
[0015]自增壓子罐設(shè)有分流閥和加注分閥，可進行小流量加注單獨使用。五只子罐也可以加注總管道共同使用，進行大流量加注，實現(xiàn)了液氮的加注用量不同階段的一體式控制，避免了大型低溫容器進行小流量共同加注時難操作不易控制的缺點。子罐排氣后經(jīng)泵后回流閥流至1#子罐，便于對少量回流液體的集中處理。
[0016]組合容器設(shè)置有頂部進液和底部進液兩條管線。頂部進液管線采用噴淋裝置，以保證內(nèi)罐均勻冷卻，避免局部溫差應(yīng)力過大，且具備分別獨立轉(zhuǎn)注能力。
[0017]子罐的壓力和液位可通過壓力表和液位計就地讀數(shù)，也可將信號遠傳至中控室。壓力變送器帶就地顯示功能夾層內(nèi)的壓力可通就地壓力表讀數(shù)，也可在中控室監(jiān)測。設(shè)置測滿口，可在充液時起到溢滿雙重保護作用。在母罐的底部設(shè)置五個測溫點，頂部設(shè)置五個測溫點，在每個子罐的上、中、下部設(shè)置測溫點，如此設(shè)置測量點以便于對數(shù)據(jù)進行分析，通過遠傳至中控室可做到監(jiān)控的數(shù)字化和一體化，從而使實時掌控子母罐工作狀態(tài)變得更加方便。
[0018]本發(fā)明子母罐式組合容器能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)注、增壓、泄壓以及實時監(jiān)控的過程，是理想的大型液氮的貯存供應(yīng)設(shè)備。本發(fā)明用于液氮貯存供應(yīng)容器，采用壓力擠壓辦法對外排液而不需要輸液泵排液從而操作簡便、可靠性高，帶壓貯存減少貯存期內(nèi)排放損失，制造安裝較球罐更易實現(xiàn)，制造安裝成本低，具有更高的安全性、穩(wěn)定性、可控性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明子母罐式液氮組合容器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明工藝原理示意圖；
圖3為本發(fā)明五只子罐方位及母罐外部閥組連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明工作流程圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1-3所示，本發(fā)明子母罐式組合容器包括有子罐、管道系統(tǒng)、夾層、母罐3、測控系統(tǒng)、安全附件以及外部操作平臺8。液氮組合容器外部進行油漆噴涂，安裝于基礎(chǔ)平臺
9上。所述的五只子罐分別是一只自增壓子罐I和四只普通子罐2，五只子罐同心正多邊形排列，管道系統(tǒng)布置于五只子罐至母罐中心的區(qū)域處。母罐內(nèi)管道進行分簇安裝，出母罐后進行同類集合形成上轉(zhuǎn)注閥組300、增壓閥組400、排放閥組100和加注閥組200。
[0022]所述的管道系統(tǒng)包含加注管道，上轉(zhuǎn)注管道，增壓管道，排放管道，分流管道，回流管道，測滿管道，安全附件管道，測控系統(tǒng)管道和夾層保壓管道。
[0023]所述的子罐共五只，分別是一只自增壓子罐I和四只普通子罐2，五只子罐布置方式為同心正多邊形整齊排列,每只子罐結(jié)構(gòu)為立式圓柱形,子罐底部為支腿支撐,主體材質(zhì)為06Crl9Nil0不銹鋼。自增壓子罐I設(shè)計壓力為0.8Mpa，四只普通子罐2設(shè)計壓力為
0.4Mpa0
[0024]每只子罐均具備一個加注口，一個排氣口，一個外增壓口和一個上轉(zhuǎn)注口。
[0025]自增壓子罐I除具有上述管口外，還具有一個分流口、一個自增壓口和一個回流口，可進行自增壓和小流量加注。自增壓子罐I還配備自增壓器，具備獨立使用能力。
[0026]所述的加注口設(shè)置在五只子罐底部，連接至加注管道，匯合后至加注主管道，而后加注主管道弓I出下轉(zhuǎn)注管道，下轉(zhuǎn)注管道上配備下轉(zhuǎn)注總閥501，加注主管道前端配備安全閥201，末端配備加注總閥202，子罐加注支管道上分別配備有加注閥203。由此既可以由加注口向子罐底部加注液氮，也可以從加注口向外提供液氮。
[0027]所述的上轉(zhuǎn)注口設(shè)置在五只子罐頂部，連接上轉(zhuǎn)注管道，匯合后連至上轉(zhuǎn)注主管道，而后上轉(zhuǎn)注主管道引出備用轉(zhuǎn)注管道，上轉(zhuǎn)注主管道與下轉(zhuǎn)注管道匯合成轉(zhuǎn)注主管道。備用轉(zhuǎn)注管道配備平衡閥304，使得轉(zhuǎn)注平穩(wěn)進行，子罐上轉(zhuǎn)注支管道上分別配備有上轉(zhuǎn)注閥301，上轉(zhuǎn)注主管道配備上轉(zhuǎn)注總閥302，轉(zhuǎn)注主管道配備殘液排放閥303，使得管道內(nèi)殘液及時排出。由此來自公路槽車的液氮可以通過上、下轉(zhuǎn)注口，進入子罐進行獨立轉(zhuǎn)注或并行轉(zhuǎn)注。而作為備用液氮來源的貯箱內(nèi)的液氮也可由上轉(zhuǎn)注口，進入子罐頂端進行轉(zhuǎn)注。上轉(zhuǎn)注口頂部進液管線采用噴淋裝置。
[0028]所述的排氣口設(shè)置在五只子罐的頂部，連接至排放管道，匯合后至排放主管道。子罐排放支管道上分別配備有排放閥103，排放主管道末端通過排放總閥101排氣，或連至調(diào)節(jié)支管道通過調(diào)節(jié)總閥102排放。由此，可根據(jù)工作狀態(tài)，控制排放量大小。
[0029]所述的增壓口包括自增壓口和外增壓口。
[0030]所述的自增壓口在自增壓子罐I底部和頂部各設(shè)置有一個，連接自增壓汽化器3進出口，由此進行自增壓。
[0031]所述的外增壓口設(shè)置在五只子罐頂部，連接至在增壓管道，匯合后至增壓主管道。子罐增壓支管道上分別配備有增壓閥402，增壓主管道末端通過增壓總閥401連至外接氮氣源，對子罐進行增壓。
[0032]所述的分流口設(shè)置在自增壓子罐I底部，連至加注分管道，進行小流量加注使用，加注分管道上配備分流閥701。
[0033]所述的回流口，由自增壓子罐I頂部引出，通過泵后回流閥104，連接排放主管道，使得排氣過程中的殘液回流至自增壓子罐I中。
[0034]在五只子罐最高液位處還設(shè)置有測滿口，測滿口連至測滿閥601，用以測定子罐沖液是否達到預(yù)定最高液位處。
[0035]所有液相引出外殼管道均采用真空絕熱管道含泵回流管，加注總口、加注分口采用承插絕熱結(jié)構(gòu)，焊接處采用小真空絕熱結(jié)構(gòu)，子罐管道采用U型膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)，與母罐連接處采用絕熱套管，出口管道采用波紋管補償器。
[0036]所述的安全附件分為子罐安全保護裝置，母罐泄壓裝置和夾層保護裝置。
[0037]所述的子罐安全保護裝置分別配備于五只子罐上，由子罐頂端引出后，末端通過三通閥801將安全閥802和爆破片803并聯(lián)。
[0038]所述的母罐泄壓裝置包括外罐泄放裝置和呼吸閥。
[0039]所述的夾層保護裝置，由外接氮氣源引入夾層，管道上配備調(diào)壓閥901，并聯(lián)氮氣旁通閥903，調(diào)壓閥前后端配備壓力表，調(diào)壓閥后端還配備了壓力傳感器和分析儀。
[0040]所述的夾層填充珠光砂，充干氮氣，采用自力式調(diào)壓閥控制夾層壓力，夾層工作壓力為 0.0OlMpa0
[0041]如圖1所示，所述的母罐3為平底拱蓋結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q345R。其頂部設(shè)有泄壓裝置口，珠光砂填充口，下部設(shè)有珠光砂排出口，頂部和側(cè)面設(shè)置人口，外部設(shè)有導(dǎo)靜電接地及防雷設(shè)施、內(nèi)部設(shè)有消防噴淋管道。
[0042]所述的外部操作平臺8配備旋梯到頂部，梯子平臺材質(zhì)為Q235-A。[0043]所述的測控系統(tǒng)，包括對壓力、液位以及溫度的測量顯示儀表和遠傳測控儀表。在五只子罐頂端和低端分別引出壓力-液位組合測量儀表組件。在母罐的底部設(shè)置5個測溫點，頂部設(shè)置5個測溫點，在每個子罐的上、中、下部設(shè)置測溫點，使用溫度傳感器進行測量。
[0044]如圖4所示:SHAPE \* MERGEF0RMAT大流量加注時，外界氮氣源對子罐氣相空間增壓，達到加注所需壓力時，進入加注過程，液體不斷消耗至所預(yù)設(shè)液位時，啟動轉(zhuǎn)注過程，此時可已選擇上下轉(zhuǎn)注同時或分支開啟，在此進液和排液的整個過程中，為預(yù)防增壓壓力過大。排氣過程啟動，一方面排氣進行放空，另一方面排氣中殘液進行回流。小流量加注時，原理相同，不同在于外界氮氣源改為自增壓汽化器與自增壓子罐形成循環(huán)，子罐內(nèi)液氮經(jīng)汽化器汽化后對子罐進行增壓。
【權(quán)利要求】
1.子母罐式液氮組合容器，其特征在于:包括有一只自增壓子罐、四只普通子罐、管道系統(tǒng)、夾層、母罐、測控系統(tǒng)、安全附件以及外部操作平臺，液氮組合容器安裝于基礎(chǔ)平臺上，五只子罐同心正多邊形排列，管道系統(tǒng)布置于五只子罐至母罐中心的區(qū)域處，五只子罐結(jié)構(gòu)為立式圓柱形，子罐底部為支腿支撐，五只子罐均設(shè)置有加注口，排氣口，外增壓口和上轉(zhuǎn)注口，自增壓子罐還設(shè)置有分流口、自增壓口和回流口，所述的管道系統(tǒng)包含加注管道、上轉(zhuǎn)注管道、增壓管道、排放管道、分流管道、回流管道、測滿管道、安全附件管道、測控系統(tǒng)管道和夾層保壓管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的安全附件分為子罐安全保護裝置，母罐泄壓裝置和夾層保護裝置，子罐安全保護裝置分別配備于五只子罐上，由子罐頂端引出后，末端通過三通閥將安全閥和爆破片并聯(lián)；所述的母罐泄壓裝置包括外罐泄放裝置和呼吸閥；所述的夾層保護裝置，由外接氮氣源引入夾層，管道上配備調(diào)壓閥，并聯(lián)氮氣旁通閥，調(diào)壓閥前后端配備壓力表，調(diào)壓閥后端還配備了壓力傳感器和分析儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的夾層填充珠光砂，充干氮氣，采用自力式調(diào)壓閥控制夾層壓力，夾層工作壓力為0.0OlMpa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的母罐為平底拱蓋結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)有泄壓裝置口，珠光砂填充口，下部設(shè)有珠光砂排出口，頂部和側(cè)面設(shè)置人口，外部設(shè)有導(dǎo)靜電接地及防雷設(shè)施、內(nèi)部設(shè)有消防噴淋管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的外部操作平臺配備旋梯到頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的測控系統(tǒng)，包括對壓力、液位以及溫度的測量顯示儀表和遠傳測控儀表，在五只子罐頂端和底端分別引出壓力-液位組合測量儀表組件，在母罐的底部設(shè)置五個測溫點，頂部設(shè)置五個測溫點，在每個子罐的上、中、下部設(shè)置測溫點，使用溫度傳感器進行測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子母罐式液氮組合容器，其特征在于:所述的加注口設(shè)置在五只子罐底部并與加注管道相連；所述的上轉(zhuǎn)注口設(shè)置在五只子罐頂部，連接上轉(zhuǎn)注管道；所述的排氣口設(shè)置在五只子罐的頂部，連至排放主管道；所述的增壓口分為自增壓口和外增壓口，所述的自增壓口在自增壓子罐底部和頂部各設(shè)置有一個，連接自增壓汽化器進出口 ；外增壓口設(shè)置在五只子罐頂部，連至外接氮氣源，對子罐進行增壓；所述的分流口設(shè)置在自增壓子罐底部，連至加注分管道；所述的回流口由自增壓子罐頂部引出，連接排放主管道，使得排氣過程中的殘液回流至自增壓子罐中；所述的測滿口設(shè)置在五只子罐最高液位處。
【文檔編號】F17C13/02GK103759136SQ201410058712
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】韓方龍, 莊宇 申請人:沈陽航天新光集團有限公司