[发明专利]低温液体存储罐及重新填充该存储罐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温液体存储罐及重新填充该存储罐的方法。更具体地，该存储罐包括用于重新填充致冷剂空间(cryogen space)和对该致冷剂空间进行排气的整体装置。

背景技术

低温液体是一般在大气压下具有-100℃(约-150)以下的沸点的液化气体。低温液体的例子包括液体天然气(LNG)、氮、氧、二氧化碳、甲烷和氢。

低温液体通常存储在绝热存储罐中，该绝热存储罐包括安装在外壳内的内存储容器，通过绝热材料和布置在内容器与外壳之间的空间中的真空提供绝热。内容器限定了可以存储低温液体的致冷剂空间。这样的布置降低了热从周围环境向存储在致冷剂空间内的低温液体的传递。这样的热传递也被称作“热泄露”，因而希望降低到致冷剂空间中的热泄露。热泄露导致低温液体的汽化，这进而导致致冷剂空间中的蒸气压力升高。如果致冷剂空间中的蒸气压力升高到减压阀的设置点之上，则向大气排出蒸气。为了避免通过排气以及随之发生的将所存储的流体释放到环境中而浪费低温液体，希望设计存储罐来降低热泄露，使得可以将低温液体保存较长一段时间而不排气。每根穿过绝热空间并进入致冷剂空间的管都提供了可能促进热泄露的导热路径。

常规的低温液体存储罐将单独的管用于填充致冷剂空间和对该致冷剂空间进行排气。排气管设有减压阀，如果致冷剂空间内的蒸气压力超过基于存储罐的设计额定压力选择的预定设置点，则该减压阀打开。填充管和排气管都可以在通常被蒸气占据的致冷剂空间的上部分中具有开口端。为了安全的原因，设计规范一般需要防止低温流体通过填充管从存储罐逸出的布置，而常规的填充管一般利用止回阀来实现该目的。因此，对于常规的存储罐，该止回阀使填充线路不适合用作排气线路。

例如，标题为“Relief Valve Construction to Minimize IgnitionHazard from Cryogenic Storage Tanks Containing VolatileLiquids”的美国专利No.5,572,874公开了一种用于从低温液体存储罐的致冷剂空间排气的布置。在该例子中，一个或多个专用排气管被用于各自的减压阀。在一些存储罐中使用两个减压阀是常见的，以防其中一个阀发生故障或与其中一个减压阀相关联的排气线路被堵塞。在这样的布置中，对于这些减压阀中的一个，打开减压阀的设置点可以较高。

标题为“Shutoff Valve for Cryogenic Liquid Storage Tank”的美国专利No.4,956,975公开了另一种排气线路布置，其在排气线路中包括截流阀，当存储罐被填充到其最大容量时，通过低温液体的流动动量关闭该截流阀。类似于其它已知的低温液体存储罐，使用专用管作为排气线路。在所公开的布置中，一根管用于从致冷剂空间的底部填充和抽出低温液体。通过这样的管进行填充的缺点是：当填充存储罐时，进入的低温液体在冷凝可能在致冷剂空间内的蒸气方面不是同样有效。优选的设计利用开口到致冷剂空间的上部分中的填充管，可以在该上部分喷射低温液体，以冷凝蒸气并降低蒸气压力，允许更快和/或更有效地重新填充。

当开始向存储罐重新填充低温液体时，填充线路可能最初处于使某些低温液体汽化的温度，直到低温液体冷却该填充线路。当冷却填充线路时减少被汽化的低温液体的量将是一种改进。

发明内容

提供一种低温液体存储罐，该低温液体存储罐包括限定可以在其内存储低温液体的致冷剂空间的内容器。外壳包围该内容器，具有保持内容器与外壳分开的支撑结构，由此在内容器和外壳之间限定绝热空间。该存储罐还包括结合的填充和排气组件，该结合的填充和排气组件包括具有第一端和在外壳外部的第二端的管道，所述第一端具有至少一个放置在致冷剂空间的上部分内的开口，所述第二端连接到插孔(receptacle)，重新填充喷嘴可以连接到该插孔，以通过管道向致冷剂空间提供低温液体。止回阀被放置在管道中，仅允许在从插孔向致冷剂空间填充低温液体的方向上的流动。旁路线路设有：与在止回阀和致冷剂空间之间的管道连通的一端；与在止回阀和插孔之间的管道连通的第二端；以及放置在旁路线路中的阀，该阀可操作到允许流体流过旁路线路的打开位置和阻止流体流过旁路线路的关闭位置。

优选地，插孔包括截流阀，该截流阀具有被对着底座施加偏压的阀构件。当阀构件与底座接触时，低温液体不能流过该插孔。当重新填充喷嘴连接到该插孔上时，该阀构件被机械地移离底座。这是当重新填充喷嘴从插孔断开时阻止低温液体从插孔泄露的附加安全特征。