[发明专利]海上船舶中的燃料箱装置和从液态氢燃料箱装置中释放氢气的方法

说明书

本发明涉及一种海上船舶的燃料箱装置，该箱装置(12)包括液态氢燃料箱(20)、被布置成与液态氢燃料箱(20)连通的箱连接空间(30)，箱连接空间(30)设有具有下端和上端以及内部的通风杆(40)，通风杆(40)的内部形成用于从箱连接空间(30)排放气体的通风出口线(62)，紧急释压阀(34)经由安全阀线(36)联接到燃料箱(20)的气体空间(38)，其中设在通风杆(40)中的第一氢气出口线(92)与通风出口线(64)分开，第一氢气出口线(92)从通风杆(40)的下端延伸到通风杆(40)的上端，并且被布置成与紧急释压阀(34)流体连通。

技术领域

本发明涉及一种在海上船舶中用于储存液态氢的燃料箱装置和一种从液态氢燃料箱装置中释放氢气的方法。更具体地，本发明涉及这样一种液态氢燃料箱装置：所述箱包括至少两个壳体、位于至少两个壳体之间的隔热体以及布置在该液态氢燃料箱的一端或一侧的箱连接空间。

背景技术

近年来，已经进行了将LH₂(液态氢)用作海上、陆上和空中应用的燃料的长期研究，其中LH₂被用在内燃机、燃料电池或火箭发动机中。

用于液态氢的燃料箱装置包括与用于液化天然气(LNG)的箱装置相同的基本元件，即燃料箱本身和箱连接空间。箱连接空间通常是由耐低温材料构成的气密外壳，并且包含所有箱连接件、配件、法兰和箱阀。换言之，它容纳了填充或加注燃料箱以及在燃料被用于最终用途(即在液化天然气的情况下是被用于内燃机)之前处理或加工燃料所需的设备。箱连接空间还包括用于使箱连接空间的内部惰化的装置和经由通风杆与外部气氛或露天的连接。箱连接空间(TCS)通常无法接近，除非是要检查氧气气体充足且不存在爆炸性气氛，否则人员不得进入。

然而，由于各种原因，用于储存和处理液态氢的燃料箱和箱连接空间两者都需要特别注意。首先，氢气的储存和处理通常意味着火灾和爆炸的高风险，一方面是由于混合物的广泛范围提供了爆炸性气氛，并且另一方面是氢气典型的低点火能量。其次，氢气的检测相对慢。

为了解决上述两个问题，考虑到安全系统的可靠性和能源消耗，在使用氢气作为燃料的船上获得必要安全性的最现实的解决方案是惰性箱连接空间，在该惰性箱连接空间中还监测了氧气浓度和/或氮气浓度。换言之，众所周知的事实是，如果氢气浓度和氧气浓度都高于某些临界水平，则存在氢气爆炸的风险。因此，如果箱连接空间中的氧气浓度保持在其临界水平以下，或氮气浓度保持得如此之高以致氢气浓度和氧气浓度不能同时超过它们的临界水平，则不存在氢气爆炸的风险。为了使箱连接空间惰化，氮气易于获得，并且可以在任何地方或多或少地加注。

然而，作为需要特别注意的附加特征，氢气的分子大小使得氢气易于从加压管道系统泄漏。由于氢气有泄漏的倾向，液态氢燃料箱本身是一个双层箱，在箱壳之间设有隔热体。术语“隔热体”覆盖此处，从而在壳之间提供具有例如珍珠岩隔热或真空或两者组合的腔。此外，为了能够在箱连接空间中维持安全气氛，有必要不断地从管道系统所在的空间中去除氢气，或者另选地，应使周围气氛保持在高于管道系统的压力水平。

液态氢系统中的另一个问题是必须被去除到外部气氛中的氢气气体的温度。当液态氢气箱的紧急释压阀打开时，这种问题就在眼前。低于50K的温度对处理气体的设备提出了特定要求。

因此，本发明的一个目的是设计一种用于海上船舶的液态氢燃料箱装置，该液态氢燃料箱装置解决了上述问题中的至少一个问题。

本发明的另一个目的是设计一种用于海上船舶的液态氢燃料箱装置，其中，每当箱连接空间关闭时，箱装置的箱连接空间可以被连续净化。

本发明的又一个目的是设计一种用于海上船舶的液态氢燃料箱装置，其中，可以通过测量箱连接空间中的氢气/氧气/氮气水平来控制箱连接空间的净化。

本发明的另一个目的是设计这样一种液态氢燃料箱装置，即该液态氢燃料箱装置的箱连接空间设有用于通风出口的通风杆，该通风杆设有用于考虑氢气气体温度的装置。