[实用新型]一种新型吸附天然气储罐

说明书

技术领域

本实用新型涉及天然气储运技术领域，尤其涉及一种新型吸附天然气储罐。

背景技术

吸附天然气（Adsorbed Natural Gas，ANG）存储技术作为替代压缩天然气（CNG）存储技术，以用于能量储运而吸引了众多研究者的关注，ANG的设计具有更高的能量密度，相比CNG技术其存储压力大大降低。ANG存储系统借助于吸附技术的优势将天然气存储在相对低压（3-6 MPa）的轻质储罐内，储罐内冲填有多孔的吸附剂。ANG技术可以实现灵活的储罐外形设计，其储存压力使用并不昂贵的单级压缩机就可以很容易地实现。

ANG存储系统中的天然气是吸附于多孔吸附剂上，易于受到吸附和脱附过程中热效应的影响。由于吸附是一个等温过程，相比等温吸附过程而言充气过程中吸附剂温度升高，由此导致气体存储能力下降，因此，天然气在充气时不得不尽量降低流量，以使其充气过程接近于等温吸附，因此而延长了充气时间。同样地，放气时吸附剂温度会降低，从而增加吸附物的残留量，由此在降压过程中减少了气体储运量。一般解决办法是增加一套装置使其在充气时制冷，在放气时加热。

目前的方法主要是增强从ANG罐壁到储罐中心的换热，通过在储罐中插入一根多孔管（气体扩散器）至吸附剂床中心而实现。气体分子质量输送的阻力通过在径向而非轴向改变气体扩散方向而被大大的减小了。但是，由于吸附剂热性能（如导热系数，比热容）较差，在ANG储罐充放气过程中热效应并没有明显得到提高。

另外，也有对吸附材料进行改进的方法，Biloe等研究了高热导率的吸附剂合成材料，这种材料是将活性炭和高导热材料（如膨胀天然石墨ENG）加以合成。尽管吸附剂合成后其热导率提高了30倍，但是由于粘合材料占据了吸附剂床的一定空间，该技术减少了相同储罐容积的气体吸附量。Mota和Jasionowski等则在吸附剂床中引入了一种相变材料（水合盐），通过消耗吸附热和供应解析热的方式增强了热容量。但是，这种材料要求其比熔点接近环境温度，而ANG储罐的操作条件各异，各地环境温度差别较大。此外，该方法的缺点还在于相变材料也占据了储罐总容量的相当一部分体积，因此影响了储罐整体的吸附容量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型吸附天然气储罐，旨在解决现有的吸附天然气储运技术中易受热效应影响、吸附容量有待提高的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型吸附天然气储罐，其中，包括一罐体，在所述罐体中设置有用于存储吸附天然气的吸附床，所述吸附床包括由多层翅片构成的翅片换热器以及在相邻层翅片之间填充的吸附剂，在所述罐体中还设置有用于充放天然气的中心管，所述中心管插入设置在吸附床中，在所述罐体中还设置有用于对吸附剂进行换热的冷却管。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述罐体顶部设置有冷却水进口，所述冷却水进口下方连接有进水汇集管，所述进水汇集管连接有多根进水冷却管，所述进水冷却管插入到吸附床中，并在底部通过U型弯连接对应的出水冷却管，所述出水冷却管均连接到一出水汇集管中，所述出水汇集管连接至设置在罐体顶部的冷却水出口。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述中心管插入在吸附床的部分的管壁上设置有多个开孔，所述开孔的直径为1~10mm。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，相邻开孔的间隔为5~100nm。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述相邻层的翅片之间的间距为10~200mm。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述吸附床外侧采用钢丝网进行固定。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述罐体底部留有预定的空间，所述空间大小为罐体内部体积的5%~15%。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述罐体顶部包括一上密封法兰盘以及下密封法兰，所述上密封法兰盘与下密封法兰之间通过螺钉固定，并在上密封法兰盘与下密封法兰之间设置有密封垫。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述进水汇集管以及出水汇集管均横向设置在吸附床上方。

所述的新型吸附天然气储罐，其中，所述中心管设置在罐体的中心位置。