CN112963720A - 一种车用吸附天然气储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用吸附天然气储罐，包括罐体、冷却水封头和气体封头；所述冷却水封头位于罐体的一端；所述气体封头在罐体的另一端；本发明专利结构简单，方便拆卸，利用多孔管充放气有利于天然气的吸附与脱附反应，利用带冷却水通道的导热肋片及循环冷却水在储罐内部起到吸热与放热的作用，避免因温度原因降低天然气储罐的吸附量与脱附量。

Description

一种车用吸附天然气储罐
技术领域
本发明涉及天然气吸附储存设备技术领域，特别涉及一种车用吸附天然气储罐。
背景技术
我国化石能源大幅偏重于煤炭，直到2020年煤炭在我国一次能源中的占比仍然高达57％，而石油和天然气仅分别占19％和10％。煤炭燃烧后产生大量的二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)以及悬浮颗粒(TSPL)等有害物质，对大气造成严重污染，同时加剧了温室效应，而天然气做为清洁能源，燃烧后产生的二氧化碳要少于其他化石燃料，能减少二氧化硫和粉尘的排放量近100％，从根上改善环境质量。从能源消费的角度来看，近年来我国清洁能源的消费占比大幅提高，且为了加快我国经济可持续发展的进程，我国需要调整能源结构，加快天然气等清洁能源的发展。
天然气的主要储运方式包括三种：压缩天然气方式(Compressed Natural Gas，CNG)，液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)，吸附天然气(Adsorbed Natural Gas，ANG)。CNG是将天然气压缩并以气态的形式储存在容器中，有发展早、技术成熟的优势，是在天然气储存技术中应用最为广泛的，但是需要高压储存，所以对储罐材料的韧性和强度要求都较高，这就增加了储罐的制造成本，同时也增加了能耗；LNG是天然气经过多道工艺使甲烷变成液体而形成的，其局限性一是冷却工艺复杂，制造成本高，二是低温状态在复杂环境下不易维持；
ANG是在常温、低压下，在储罐中装入高比表面积的专用吸附剂，依靠其巨大的内表面积和丰富的微孔结构来吸附储存天然气，使其达到与CNG相接近的储存密度，且作为汽车燃料具有储存压力低、行车安全可靠、便于维护操作、经济适用性强等特点。正是因为这些优点，使ANG成为车用天然气储存的最佳方式而被国内外大量研究人员从事对技术的研究，其发展前景被普遍看好。
ANG储存设备中的天然气需要吸附在吸附剂上，容易受到吸附和脱附过程中的热效应影响。吸附过程是一个放热反应，放出的热量使得储罐内部温度升高从而减小吸附量；脱附过程是一个吸热反应，储罐温度降低从而减小脱附量，需要提供热量才能放出更多的天然气。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种车用吸附天然气储罐，其结构简单，扁平状储罐提高了在汽车内部的适形性，利用带有冷却水通道的导热肋片及成型吸附剂对储罐内部起到吸热与放热的作用，避免因温度原因降低天然气储罐的吸附量与脱附量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种车用吸附天然气储罐，包括：
罐体，其内部设有两个横向肋片和若干纵向开槽肋片，所述横向肋片与纵向开槽肋片交叉设置，且在交叉处开有圆孔，每个纵向开槽肋片的上、下两个圆孔可以分别进、出冷却水孔，所述横向肋片与纵向开槽肋片将罐体内部分成多个空槽，空槽中部设有多孔充放气管，所述多孔充放气管的周围填充吸附剂；
冷却水封头，其位于罐体的一端，所述冷却水封头内部设有将其隔开的封头隔板，所述冷却水封头设有进水口和出水口，通入与输出冷却水，所述冷却水封头设有加持开孔板，所述加持开孔板上开有多个通水孔，且每个通水孔位置对应交叉处的圆孔位置，加持开孔板与肋片焊接；
气体封头，其在罐体的另一端，所述气体封头上设有进气口和出气口，通入与输出天然气，所述气体封头设有加持管板，所述加持管板上开设有与多孔充放气管对应的通气孔。
进一步地，所述若干纵向开槽肋片为3个。
进一步地，所述横向肋片与纵向开槽肋片呈十字交叉设置，且空槽为长方体状。
进一步地，所述肋片交叉处的圆孔与加持开孔板的通水孔对应在一起。
进一步地，所述横向肋片和纵向开槽肋片分别与罐体内侧之间留有间隙，方便取出更换吸附剂。
进一步地，所述冷却水封头与罐体通过连接法兰固定连接，且所述加持开孔板通过密封垫片与冷却水封头或罐体连接，以实现通过加持开孔板将冷却水封头与罐体的内部分开。
进一步地，所述气体封头与罐体通过连接法兰固定连接，且所述加持管板通过密封垫片与气体封头或罐体连接，以实现通过加持管板将气体封头与罐体的内部分开。
进一步地，所述罐体形状为扁平状空心长方体，便于储罐在汽车内部的安装，同时不占用汽车内部太多的体积，提高适形性。
进一步地，所述吸附剂为成型吸附剂，具有较大的尺寸和一定的形状，较高的堆密度和强度，并且相比粉末状吸附剂没有粉尘污染，便于更换。
进一步地，所述横向肋片与纵向开槽肋片均采用导热性能良好的材料制作，肋片横纵向分割罐体内部成若干部分，肋片内部留有空间使冷却水流动。导热肋片能够及时将吸附过程中产生的热量导入肋片内部的流动冷却水后排出，或为脱附过程带来热量，降低吸附热效应的影响。
进一步地，所述多孔充放气管焊接在气体封头与罐体的加持管板上，并***罐体内，其被成型吸附剂所包裹。
本发明的有益效果是：
本发明专利结构简单，方便拆卸，利用多孔管充放气有利于天然气的吸附与脱附反应，利用带冷却水通道的导热肋片及循环冷却水在储罐内部起到吸热与放热的作用，避免因温度原因降低天然气储罐的吸附量与脱附量。
附图说明
图1为本发明提供的车用吸附天然气储罐的正视截面图；
图2为本发明提供的车用吸附天然气储罐的A-A截面图；
图3为本发明提供的车用吸附天然气储罐的B-B截面图；
图4为本发明提供的车用吸附天然气储罐的C-C截面图；
图5为本发明提供的车用吸附天然气储罐的D-D截面图；
图6为本发明提供的车用吸附天然气储罐的内部肋片立体图；
图7为本发明提供的车用吸附天然气储罐的支座正视图、多孔管局部放大图；
图8为本发明提供的车用吸附天然气储罐的***示意图；
图9为冷却水封头和气体封头采用了矩形设计时的车用吸附天然气储罐的结构示意图。
附图标记：1-罐体；2-多孔充放气管；3-横向肋片；4-纵向开槽肋片；5-吸附剂；6-进水口；7-出水口；8-冷却水封头；9-封头隔板；10-支座，11-冷却水通道；12-连接法兰；13-气体封头；14-进/出气口；15-密封垫片；16-加持开孔板；17-加持管板。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-8所示，本发明公开了一种车用吸附天然气储罐，由扁平罐体1，冷却水封头8与气体封头13组成。所述气体封头13上设有进、出气口14，通入与输出天然气，连接法兰12中间加持管板17，并设有密封垫片15，加持17上开通气孔并和多孔充放气管2焊接，通气孔与多孔充放气管2连通；所述冷却水封头8内部由封头隔板9隔开，并设有进水口6、出水口7，通入与输出冷却水，连接法兰12中间加持开孔板16，并设有密封垫片15。所述开孔板16上开有通水孔，通水孔位置对应纵向开槽肋片4上交叉处的圆孔位置。扁平罐体内部设有呈十字状横竖排列的两个横向肋片3与三个纵向开槽肋片4，肋片3和肋片4与开孔板16焊接，十字交叉处开有圆孔，每个纵向开槽肋片的上、下两个圆孔可以分别进、出冷却水孔，肋片交叉处的圆孔与开孔板16各自的通水孔对应在一起。横向肋片3和纵向开槽肋片4与罐体1内侧之间留有一定小间隙，方便取出更换成型吸附剂5。横向肋片3与纵向开槽肋片4将罐体1内部分成多个长方体空槽，空槽中部竖有多孔充放气管2，多孔充放气管2周围放置成型吸附剂5填满整个空槽。
在本发明中，所述罐体1下端设有支座10，所述支座10为U形状。
在本发明中，所述罐体1形状为扁平状空心长方体，便于储罐在汽车内部的安装，同时不占用汽车内部太多的体积，提高适形性。
在本发明中，所述吸附剂5为成型吸附剂，具有较大的尺寸和一定的形状，较高的堆密度和强度，并且相比粉末状吸附剂没有粉尘污染，便于更换。
在本发明中，所述横向肋片3与纵向开槽肋片4均采用导热性能良好的材料制作，肋片横纵向分割罐体内部成若干部分，肋片内部留有空间使冷却水流动。导热肋片能够及时将吸附过程中产生的热量导入肋片内部的流动冷却水后排出，或为脱附过程带来热量，降低吸附热效应的影响。
在本发明中，所述多孔充放气管2焊接在气体封头13与罐体1的加持管板7上，并***罐体1内，其被成型吸附剂所包裹。
本发明中的所有横向肋片3和纵向开槽肋片4由具有一定厚度的钢板加工而成，在钢板表面铣出一定形状的冷却水流道11，两块同样的钢板对接拼焊，形成封闭的冷却水流道11。
组装时，先将带有冷却水流道11的肋片和与肋片焊接在一起的加持开孔板16***罐体，而后从罐体1另一端放入成型吸附剂5，然后在将连接到管板17上的多孔充放气管2***成型吸附剂5内部，最后用两端的封头和法兰组装成一体。安装时，在不影响其他零部件和汽车底盘强度的情况下，将储罐安装在底盘上，不影响车辆的美观和占用后备箱的容积。
天然气储罐中充装天然气时即汽车加气过程中，天然气通过多孔进气管2进入罐体1，吸附剂对天然气发生放热反应，吸附过程产生大量热量，此时冷却水封头8上的循环冷却水的进水口6和出水口7同时打开，通过加气站水泵向肋片中通入循环冷却水，利用循环冷却水带走天然气储罐内部的热量,增加吸附剂对天然气的吸附量。同样，天然气储罐在使用天然气时即汽车行驶过程中，吸附剂对天然气发生吸热反应，脱附过程需要大量热量，此时肋片中的循环冷却水来自发动机的冷却水，发动机冷却水在行驶过程中的温度可达80℃～95℃，可以给吸附剂脱附天然气提供足够的热量，亦或使用发动机尾气的余热来提供热量，增加吸附剂对天然气的脱附量。
当吸附剂吸附量不佳时，可以拆开气体封头13与罐体1的连接法兰12，更换罐体1内部成型吸附剂5，保证汽车的可行驶里程数。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，参照图9所示，针对汽车内部空间容量，冷却水封头8和气体封头13采用了矩形设计，提高了空间利用率。导热肋片内部铣出蛇形的冷却水通道11，增大了冷却水的流通面积，提高了换热量，有利于达到更好的换热效果，提高储罐的吸脱附量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车用吸附天然气储罐，其特征在于，包括：
罐体(1)，其内部设有两个横向肋片(3)和若干纵向开槽肋片(4)，所述横向肋片(3)与纵向开槽肋片(4)交叉设置，且在交叉处开有圆孔，每个纵向开槽肋片(4)的上、下两个圆孔可以分别进、出冷却水孔，所述横向肋片(3)与纵向开槽肋片(4)将罐体内部分成多个空槽，空槽中部设有多孔充放气管(2)，所述多孔充放气管(2)的周围填充吸附剂(5)；
冷却水封头(8)，其位于罐体(1)的一端，所述冷却水封头(8)内部设有将其隔开的封头隔板(9)，所述冷却水封头(9)设有进水口(6)和出水口(7)，所述冷却水封头(8)设有加持开孔板(16)，所述加持开孔板(16)上开有多个通水孔，且每个通水孔位置对应肋片交叉处的圆孔位置；
气体封头(13)，其在罐体(1)的另一端，所述气体封头(13)上设有进气口和出气口，所述气体封头(13)设有加持管板(17)，所述加持管板(17)上开设有与多孔充放气管(2)对应的通气孔。
2.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述横向肋片(3)与纵向开槽肋片(4)呈十字交叉设置，且空槽为长方体状。
3.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述肋片交叉处的圆孔与加持开孔板(16)的通水孔对应在一起。
4.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述横向肋片(3)和纵向开槽肋片(4)分别与罐体(1)内侧之间留有间隙，方便取出更换吸附剂(5)。
5.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述冷却水封头(8)与罐体(1)通过连接法兰(12)固定连接，且所述加持开孔板(16)通过密封垫片(15)与冷却水封头(8)或罐体(1)连接，以实现通过加持开孔板(16)将冷却水封头(8)与罐体(1)的内部分开。
6.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述气体封头(13)与罐体(1)通过连接法兰(12)固定连接，且所述加持管板(17)通过密封垫片(15)与气体封头(13)或罐体(1)连接，以实现通过加持管板(17)将气体封头(13)与罐体(1)的内部分开。
7.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述罐体(1)形状为扁平状空心长方体。
8.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述吸附剂(5)为成型吸附剂。
9.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述横向肋片(3)与纵向开槽肋片(4)均采用导热性能良好的材料制作，且与加持开孔板(16)焊接。
10.根据权利要求1所述的车用吸附天然气储罐，其特征在于：所述多孔充放气管(2)焊接在气体封头(13)与罐体(1)的加持管板(17)上，所述多孔充放气管(12)***罐体(1)内，其被成型吸附剂(5)所包裹。
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