[发明专利]球型液氢储罐用支撑结构

说明书

本发明公开了氢能及深冷储存技术领域的球型液氢储罐用支撑结构，所述球型液氢储罐由双壳球型储罐、夹层绝热材料、支撑系统组成，所述双壳球型储罐由外罐壳体和内罐壳体组成，所述支撑系统包括内罐竖向支撑结构、内罐水平支撑结构和外罐支撑结构。采用本发明能够解决现有液氢储罐支撑结构支撑强度弱、冷量损失大的技术问题。

技术领域

本发明属于氢能及深冷储存技术领域，具体涉及一种球型液氢储罐用支撑结构。

背景技术

球型液氢储罐为双层球壳储罐，具有建造成本相对较低、绝热效率高等优势。上述液氢储罐需具备以下功能：

1)为充装绝热材料，并保持内罐绝热均匀，内外罐夹层之间需确保一定均匀空隙的环形空间；

2)内罐的所有金属及内部介质重量需要外罐支撑；

3)液氢储罐运行中，在外部载荷如风、地震以及物料装卸过程，内罐相对外罐不宜发生整体竖向或水平横向位移以及环向扭转位移；

4)内罐因储存低温介质，正常运行过程中存在冷缩，故內罐水平与竖向不宜固支约束；

5)夹层中支撑结构的冷量损失对液氢储罐整体绝热效果影响较大。

工程中通常在内外罐环形夹层中设有支撑结构，竖向支撑结构通常采用吊杆或支柱，而水平支撑结构通常采用径向支撑杆，支撑杆件一端与内罐外壁相连，另一端与外罐内壁相连，端部连接一般采用吊钩。此方案存在以下问题：

(1)支撑杆件为金属制品，导热系数较高，如果支撑杆件长度较短，支撑杆件两端温度差较小，容易造成外罐局部存在冷点，如外罐采用普通碳钢材料，则会存在冷脆风险。同时支撑杆件造成的储罐冷量损失严重，导致储罐整体绝热效果不佳，蒸发率较高。

(2)因内外罐夹层空间直线距离非常小，如内外罐罐壁径向直接相连而限制内罐整体横向位移，水平支撑杆将非常短，冷量损失非常大，且温度沿支撑杆长度得不到有效衰减。

(3)支撑连杆与罐壁支座连接采用吊钩，承载能力较弱，且吊钩连接为万向结构，连杆端部与支座不仅能产生相对转角，还会发生相对位移。不能完全有效的限制内罐在外载荷作用的整体的竖向位移。

发明内容

本发明的目的是提供一种球型液氢储罐用支撑结构，以解决现有液氢储罐支撑结构支撑强度弱、冷量损失大问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

球型液氢储罐用支撑结构，所述球型液氢储罐由双壳球型储罐、夹层绝热材料、支撑系统组成，所述双壳球型储罐由外罐壳体和内罐壳体组成，所述夹层绝热材料充填在外罐壳体和内罐壳体间的环形空间内，其特征在于：所述支撑系统包括内罐竖向支撑结构、内罐水平支撑结构和外罐支撑结构；所述外罐支撑结构与外罐球壳贯通；所述内罐竖向支撑结构设置在内罐球壳与外罐球壳体间的环形空间内，为竖向支柱结构；所述外罐支撑结构与内罐竖向支撑结构同轴布置，内罐竖向支撑结构穿过外罐球壳向下伸至外罐支撑结构内；所述内罐水平支撑结构设置在内罐球壳与外罐球壳间的环形空间内，为水平支撑杆结构。

本发明球型液氢储罐用支撑结构，其进一步特征在于：所述外罐支撑结构包括外罐支柱与外罐支柱底板。所述外罐支柱采用卷制成斜锥形支柱，与外罐球壳贯通。

本发明球型液氢储罐用支撑结构，其进一步特征在于：内罐竖向支撑结构沿球罐圆周方向均匀布置，其具体位置和数量通过详细设计计算后确定。