氢气储罐资料
多功能全多层高压氢气储罐的安全可靠性分析
多功能全多层高压氢气储罐的安全可靠性分析2006-10-13多功能全多层高压氢气储罐的安全可靠性分析浙江大学化工机械研究所郑津洋* 徐平陈瑞刘鹏飞李磊开方明朱国辉北京飞驰绿能电源技术有限公司张立芳中国石化集团南京设计院俞群摘要：随着氢燃料电池汽车的发展，国际上正在兴起加氢站建设的高潮。
我国也将在上海、北京等地建设数座采用高压储氢的加氢站。
高压储氢容器是加氢站的关键设备。
本文从多功能全多层高压氢气储罐结构特点、失效形式和设计思想等方面出发，结合钢带错绕式压力容器的发展简史，通过与无缝高压氢气储罐的综合对比分析，阐述多功能全多层高压氢气储罐的安全性、经济性和可靠性。
关键词：高压储氢储氢设备高压容器Analysis of Safety and Reliability of Multi-functional layered High Pressure Hydrogen Storage TankZheng Jinyang, Xu Ping, Chen Rui, Liu Pengfei, Li Lei, Kai Fangming, Zhu GuohuiInstitute of Chemical Machinery & Process Equipment,Zhejiang University, Hangzhou 310027, PR ChinaZhang Lifang(Beijing Feichi Green Energy Electricity Source Co. Ltd, Beijing 100094, P.R. China)Yu Quan(Sinopec Nanjing Design Institute, Nanjing 210048, P.R. China) Abstract：With the development of hydrogen fuel cell vehicles, the hydrogen refueling station (denoted HRS) has been the focus of the world. In China, several HRSs utilizing high pressure hydrogen storage will be constructed in Shanghai and Beijing. The high pressure hydrogen storage tank is the key equipment of HRS. This paper analyzes the safety, economical efficiency and reliability of multi-functional layered high pressure hydrogen storage tank by explaining its structural characteristics, failure modes and design concept as well as describing the history of flat ribbon wound pressure vessel and comparingmulti-functional layered high pressure hydrogen storage tank with seamless high pressure hydrogen storage tank.Key words: hydrogen storage equipment; high pressure hydrogen storage; high pressure vessels1、引言由于化石能源短缺和环境污染的加剧，具有燃烧产物洁净、燃烧效率高、可再生等优点的氢能被认为是新世纪的重要二次能源[1]。
氢气的储运规则标准
氢气的储运规则标准
在氢气的储运方面，有以下几个关键的标准：
1. 压缩储氢：将氢气压缩后储存在中低压的氢气储罐中，如果产生的氢气量很大，也可以储存在地下洞穴或天然气袋中。
这种情况下，储存在地下的氢气的压力水平通常在2MPa到18MPa之间。
2. 超低温液氢存储：如果机器设备允许，生产的氢气可以在超低温下液化，并储存在超低温液氢存储器中。
其储氢容量远大于压缩储氢的储氢容量。
但考虑到蒸发损失，超低温容器只能在有限的时间内保持规定的压力水平。
3. 液氢的贮存：国外关于液氢的贮存标准可以参考AIAA-G-95《氢及氢安全系统安全指导》、NASA-STD-8719.12《爆炸物、推进剂及烟火安全标准》和GLM-QS-1700.1《格林安全手册》，而国内的标准可以参考QJ3271《氢氧发动机试验用液氢生产安全规程》和国军标GJB2645《液氢贮存运输要求》和GJB5405《液氢安全应用准则》。
35mpa储氢罐存放要求
35mpa储氢罐存放要求
35MPa的储氢罐是一种高压储氢设备，其存放要求如下：
1. 存放地点：选择清洁、干燥、阴凉、通风良好的地方，避免阳光直射和靠近热源。
2. 固定和支撑：储氢罐应牢固地固定在地面或支架上，确保稳定和安全。
3. 防护措施：储氢罐应有防震、防碰撞、防倾倒等安全防护措施，避免损坏或泄漏。
4. 检查和维护：定期检查储氢罐的密封性、压力表、安全阀等部件，确保其正常工作。
同时，应定期清洗储氢罐，保持其清洁。
5. 安全距离：储氢罐与其他设备和设施之间的距离应符合相关规定，以确保安全。
6. 操作人员要求：操作储氢罐的人员应经过专业培训，了解储氢罐的工作原理、操作规程和安全知识。
总之，35MPa的储氢罐存放时应遵循相关规定和要求，确保其安全、稳定和可靠。
同时，操作人员应具备相应的专业知识和技能，按照规定进行操作和维护。
多功能全多层高压氢气储罐
2 高压储氢设备的基本要求
安全性和经济性是高压储氢设备的基本要求 。 安全是前提 ,经济是目标 ,在确保安全的前提下应尽 可能做到经济 。 211 承压要求
综合考虑压缩能耗 、储罐安全 、充装设备投资等 因素 ,高压储氢的理想压力为 35～70 MPa[3～5] 。在
·6 ·
高压下运行的高压储氢罐 ,一旦发生破坏 ,罐内巨大 的能量在瞬间释放 ,会产生冲击波 、容器碎片猛然飞 出和易燃 、易爆氢气喷漏 。冲击波的超压可以将建 筑物破坏 ,也会直接危害在它所波及范围内的人身 安全 ,冲击波后面的高速气流夹杂着碎片往往加重 对人员的伤害 。具有较高速度或较大质量的碎片具 有较大的动能 ,也可能造成很大的危害 。由于氢气 的易燃易爆性 ,喷漏的氢气可能会燃烧或爆炸 ,将会 造成惨重的损失 ,因而对储罐的承压能力提出了很 高的要求 。 212 抗爆抑爆要求
绕 ,每根钢带的始末两端斜边用通常的焊接方法与 双层封头和加强箍共同组成的斜面相焊接 。外保护 壳为厚 3～6 mm 的优质薄钢板 ,以包扎方式焊接在 钢带层外面 。
氢燃料电池系统中氢气储存罐的设计与制造技术研究
氢燃料电池系统中氢气储存罐的设计与制造技术研究氢燃料电池技术作为一种清洁高效的能源技术，受到了广泛关注。
氢燃料电池系统中，氢气储存罐的设计与制造技术起着至关重要的作用。
氢气作为燃料，需要进行有效的储存与输送，才能保证氢燃料电池系统的正常运行。
因此，对氢气储存罐的设计与制造技术进行研究具有重要意义。
一、氢气的特性与储存需求氢气是一种轻质、高能量密度的能源，是最理想的清洁能源之一。
在氢燃料电池系统中，氢气作为燃料，通过与氧气反应产生电能，同时生成水。
然而，由于氢气具有极高的燃烧性能和极低的温度，它在常温下极易发生泄漏和爆炸的危险。
因此，氢气在储存过程中需要特殊的设计与制造技术来确保安全。
氢气的储存需求主要包括以下几个方面：首先是储氢密度高，能够在有限空间内存储更多的氢气；其次是安全性良好，能够有效防止氢气泄漏、爆炸等危险情况的发生；再次是稳定性高，能够保持储氢系统长时间的稳定运行；最后是成本低，能够降低氢气储存系统的制造和运营成本。
在满足这些需求的基础上，氢气储存罐的设计与制造技术需要不断进行研究与改进。
二、氢气储存罐的设计原则在氢燃料电池系统中，氢气储存罐的设计需要遵循一些基本原则。
首先是密封性要好，能够有效防止氢气泄漏，确保系统的安全运行。
其次是强度要高，能够承受氢气的高压和温度，保证系统的稳定性。
再次是材料要耐腐蚀，能够抵抗氢气的腐蚀，延长储氢罐的使用寿命。
同时，氢气储存罐的设计应该考虑到系统的整体布局，保证储氢罐与其他组件的良好配合。
总体而言，氢气储存罐的设计需要在安全、稳定、高效和环保等方面进行综合考虑。
三、氢气储存罐的制造技术氢气储存罐的制造技术直接影响着其性能和质量。
当前，氢气储存罐的制造技术主要包括材料选择、工艺设计和设备选型等方面。
首先是材料选择，氢气储存罐通常采用高强度合金钢、铝合金或复合材料等材料制造，以满足氢气的要求。
其次是工艺设计，制造过程中需要精密的工艺设计和加工技术，确保储氢罐的精确度和稳定性。
氢气储罐报备流程
氢气储罐报备流程一、报备前准备在进行氢气储罐报备之前，需要做好以下准备工作：1. 确认氢气储罐的设计参数和技术要求，包括储罐的容量、压力等级、材质等。
2. 进行储罐的现场勘察，确保储罐的基础、安全防护设施等符合相关标准和要求。
3. 编制储罐的设计文件，包括设计说明书、施工图纸等。
二、报备材料准备进行氢气储罐报备时，需要准备以下材料：1. 储罐的设计文件，包括设计说明书、施工图纸等。
2. 储罐的安全评估报告，包括压力容器的设计计算、安全防护措施等。
3. 储罐的施工合同或委托书，用于证明储罐的合法性和责任归属。
4. 储罐的验收报告，包括压力容器的制造、安装、调试等情况。
三、报备流程1. 填写申请表格：根据相关部门的要求，填写储罐报备申请表格，包括储罐的基本信息、设计参数、施工单位等。
2. 缴纳报备费用：按照相关部门规定，缴纳储罐报备的费用。
3. 提交报备材料：将储罐的设计文件、安全评估报告、施工合同或委托书、验收报告等材料提交给相关部门。
4. 报备审核：相关部门对提交的报备材料进行审核，包括储罐的设计是否符合要求、安全防护措施是否到位等。
5. 现场检查：相关部门会进行现场检查，检查储罐的基础、安全防护设施等是否符合要求。
6. 审批结果：相关部门根据审核和现场检查的结果，决定是否批准储罐的报备申请。
如果批准，会颁发报备证书或许可证书。
四、报备后工作在完成储罐的报备后，需要做好以下工作：1. 储罐的日常维护：定期检查储罐的安全防护设施、泄漏检测装置等，确保储罐的正常运行。
2. 定期检验：按照相关规定，定期对储罐进行检验，包括外观检查、压力测试等。
3. 安全培训：对储罐的操作人员进行安全培训，提高他们对储罐安全的认识和意识。
4. 事故应急预案：制定储罐事故应急预案，做好事故应急准备工作。
通过以上报备流程，可以确保氢气储罐的安全运行，保障生产和人员的安全。
但在报备过程中，需严格按照相关规定和要求进行操作，确保报备材料的准确性和完整性，以避免不必要的麻烦和延误。
储氢罐安全要求
储氢罐安全要求
在氢能技术应用中，储氢罐是不可或缺的部件。
由于氢气是一种易燃易爆的气体，在使用过程中必须保证储氢罐的安全性，以避免发生安全事故。
本文将介绍储氢罐的安全要求。
储氢罐材料与制造
用于制造储氢罐的材料必须符合相关标准，通常使用的材料有铝合金、碳纤维增强材料等。
在罐体制造过程中，必须保证工艺的合理与严格，细节的处理要尤其注意，以免出现锈蚀、疲劳等问题。
储氢罐保养与维护
为了保证储氢罐的安全性，必须进行日常保养与维护。
首先要保证罐体整洁，通风良好，定期对罐体进行检查，排除潜在危险。
其次，要经常检修管道、阀门、连接处等部位，确保其功能完好。
储氢罐安装与使用
在储氢罐的安装过程中，必须满足一些基本条件，如罐体的支撑、防震措施、氢气泄漏检测与报警等。
在氢气充装过程中，必须保证充装设施安全可靠、氢气泄漏率低，并避免产生静电等静电火花等现象。
储氢罐运输与存放
在储罐的运输过程中，必须保证储罐表面清洁、无割伤或严重碰撞等，充装氢气应与其他易燃品分开，严禁钢丝绳、抓钩等器具直接勾挂卸载。
存放时，氢气罐体应避免阳光直射，在存放期间定期检查和漏检。
以上为储氢罐安全的一些基本要求，在储氢罐能够适用到各个领域的过程中，不仅对于罐体本身的安全，还要充分考虑周围环境的安全因素。
储氢罐的安全性可以在制造、运输、存储、使用等过程中注意细节，保障人员和财产的安全，防范悲剧事件的发生。
氢气储罐设计说明书
《过程设备设计》
课程设计说明书
设计题目： 专业班级： 学生姓名： 学 号：
氢气储罐 过控 2013-1 傅 永 铭 130640124 崔 好 选
指导教师：
河北工程大学 装备制造学院
2016 年 5 月 20 日
储罐设计说明书
一、 方案提交
1.1 设计需求
表 1-1 设计条件 序号 1 2 3 4 5 6 项目 存储介质 3 容积 m 压力 MPa 使用地 温度℃ 进/出口接管 参数 氢气 7.4 12.4 福建三明 20 DN120/DN80 备注 属易爆（第一组）介质 工作压力 室外 室温
图 1-1 1 进料口 2 压力表 3 温度表 4 安全阀 5 排污口 6 鞍座 7 出料口
二、 圆筒与封头计算
表 2-1 内压圆筒校核
计算所依据的标准 参数 材料 计算厚度 有效厚度 e 名义厚度 n 压力试验类型 试验压力值 PT 允许通过的应力水平 T 试验压力下圆筒的应力T 校核条件 校核结果 数值 Q345R 27.74 28.70 31.00 液压试验(水) 15.50
mm mm
单位
mm2 mm2 mm2 mm2 mm2
四、 附件选型
表 4-1 鞍座选用 所依据的标准 参数 填充系数 形式 包角 材料 劲板数 数值 0.9 重型 焊制 120° Q345R 2 JB/T 4712-2007 单位
表 4-2 进料口法兰选用 所依据的标准 参数 进口 法兰外径 D 螺栓数量 螺栓直径 L 螺栓规格 法兰厚度 C 法兰高度 H 数值 DN120 350 8 35 M33 50.80 79 mm mm mm mm GB/T 20635-2006 单位
GB 150.3-2011 单位 标准椭圆形封头 200.00 Q345R 27.27 27.70 30.00 3.00 满足最小厚度要求 液压试验(水) 15.50 T 0.90 s = 292.50 227.70 T T 合格 MPa MPa MPa mm mm mm mm mm
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软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999
DATA SHEET OF PROCESS
EQUIPMENT DESIGN
工程名：
PROJECT
设备位号：
ITEM
设备名称：15m 氢气储罐EQUIPMENT
图号：
DWG NO。
设计单位：
设备名称：
C 名义厚度n
t
压力试验温度下的屈服点
焊接接头系数
名义厚度n
设计温度下的许用应力
焊接接头系数
内筒体内压计算
计算单位 计算条件
筒体简图
计算压力 P c
MPa 设计温度 t
C 内径
D i
mm 材料
Q345R ( 板材 )
试验温度许用应力
MPa 设计温度许用应力
MPa 试验温度下屈服点 s
MPa 钢板负偏差 C 1
mm 腐蚀裕量 C 2
mm 焊接接头系数
厚度及重量计算
计算厚度
= P D P c i
t c 2[]σφ- =
mm
有效厚度
e
=n - C 1- C 2= mm 名义厚度 n =
mm 重量
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型 液压试验
试验压力值
P T = [][]
σσt = (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过 的应力水平 T
T
s
= MPa
试验压力下 圆筒的应力
T
= p D T i e e .().+δδφ2 = MPa
校核条件
T
T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[P w ]=
2δσφδe t i e []()
D +=
MPa
设计温度下计算应力
t
= P D c i e e
()+δδ2= MPa
t
MPa
校核条件 t
≥
t
结论 合格
内筒上封头内压计算
计算单位 计算条件
椭圆封头简图
计算压力 P c MPa 设计温度 t C 内径 D i mm 曲面高度 h i
mm
材料
Q345R (板材)
设计温度许用应力
t
MPa
试验温度许用应力
MPa
钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm
焊接接头系数
厚度及重量计算
形状系数
K = 16222
+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦
⎥
⎥D h i i = 计算厚度
= KP D P c i
t c 205[].σφ- =
mm
有效厚度 e
=
n
- C 1- C 2=
mm 最小厚度 min
=
mm 名义厚度
n
=
mm
结论 满足最小厚度要求 重量
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[P w ]= 205[].σφδδt e
i e KD +=
MPa
结论
合格
内筒下封头内压计算
计算单位 计算条件
椭圆封头简图
计算压力 P c MPa 设计温度 t C 内径 D i mm 曲面高度 h i
mm
材料
Q345R (板材)
设计温度许用应力
t
MPa
试验温度许用应力
MPa
钢板负偏差 C 1 mm 腐蚀裕量 C 2 mm
焊接接头系数
厚度及重量计算
形状系数
K = 16222
+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦
⎥
⎥D h i i = 计算厚度
= KP D P c i
t c 205[].σφ- =
mm
有效厚度 e
=
n
- C 1- C 2=
mm 最小厚度 min
=
mm 名义厚度
n
=
mm
结论 满足最小厚度要求 重量
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[P w ]= 205[].σφδδt e
i e KD +=
MPa
结论
合格。