我国储氢技术发展
中国储能技术发展现状

中国储能技术发展现状中国储能技术的发展近年来取得了显著的进展。
随着可再生能源的快速发展和能源转型的推进,储能技术变得越来越重要。
在中国,储能技术主要包括电池储能、储氢技术、压缩空气储能、超级电容器储能等。
在电池储能方面,中国在锂离子电池技术上取得了较大突破。
中国是全球最大的锂离子电池生产国和消费国,拥有完整的产业链和市场规模。
中国的电动汽车产量逐年增长,推动了锂离子电池技术的进一步发展和成熟。
同时,中国还在研发其他类型的电池储能技术,如钠离子电池、锌空气电池等,以应对不同的储能需求。
储氢技术在氢能产业中也占据重要地位。
中国积极探索储氢与氢能源的结合,建设了一系列储氢站和氢能源示范项目。
中国的储氢技术正在不断创新和完善,提高储氢效率和降低成本。
同时,中国也在推进氢能燃料电池汽车的普及和应用,储氢技术为其提供了可靠的供氢解决方案。
压缩空气储能技术在中国也有一定的发展。
压缩空气储能能够将电能转化为压缩空气能,储存在储气罐中,待需要时再释放压缩空气来驱动发电机发电。
中国在压缩空气储能领域进行了一些实验和示范项目,探索其在可再生能源储能中的应用。
超级电容器储能技术是一种能够在短时间内存储和释放大量能量的储能装置。
中国也在超级电容器储能技术研发方面积极探索,并在一些应用领域进行了试点项目。
超级电容器储能技术具有快速响应、长寿命和高效率的特点,为电网调峰和储能提供了可行的解决方案。
总体来说,中国的储能技术发展取得了可喜的进展,同样面临一些挑战。
未来,随着政策的支持和技术的创新,中国储能技术有望进一步提升,在可再生能源领域发挥更大的作用。
氢能源的储存和运输技术发展

氢能源的储存和运输技术发展氢能源作为一种清洁、高效的能源形式,受到了越来越多的关注。
然而,由于氢气的低密度和易燃性,其储存和运输一直是一个具有挑战性的问题。
近年来,科学家们通过不断的研究和创新,取得了一系列的突破,使得氢能源的储存和运输技术得到了长足的发展。
一、氢气的储存技术1. 压缩储氢技术压缩储氢是目前应用最广泛的一种氢气储存技术。
通过将氢气压缩到高压容器中,可以大大提高其储存密度。
常用的压缩储氢方法有物理吸附、化学吸附和压力容器三种方式。
物理吸附通过将氢气吸附到具有大表面积的材料上,如活性炭、金属有机框架等,使得氢气能够以较低的压力储存。
化学吸附则是利用金属催化剂或化学反应,将氢气储存在化合物之中。
而压力容器则是利用材料的强度,将氢气以高压形式储存。
2. 液化储氢技术液化储氢技术是将氢气冷却至接近绝对零度,使其变为液态来进行储存。
在液态下,氢气的体积能够大幅度减小,从而提高储存密度。
这种技术在航天领域得到了广泛的应用,但由于液态氢具有极低的沸点和蒸发率,储存和运输过程中需要解决保温和安全问题。
3. 吸附储氢技术吸附储氢技术是利用特定的物质,如多孔材料或化学药剂,将氢气吸附在其表面上进行储存。
这种技术相比于压缩储氢和液化储氢更加安全可靠,同时储氢密度也较高。
研究人员正在不断寻找更为高效的吸附材料,以提高吸附储氢技术的应用性。
二、氢气的运输技术1. 气体管道运输气体管道运输是一种常用的氢气运输方式。
通过将氢气注入到管道中,可以方便地将氢气输送到需要的地方。
然而,由于氢气的密度较低,导致在长距离运输过程中能量损失较大。
为了减少能量损失,科学家们正在研究各种方法,如提高管道的绝缘性能和降低管道中气体的泄漏率。
2. 液氢罐运输液氢罐运输是将氢气液化后进行运输的一种方式。
液氢罐具有较好的密封性能和保温性能,能够有效地防止氢气的泄漏和挥发。
但需要注意的是,液氢具有极低的温度,对罐体材料和绝缘层的要求非常高,同时还需要考虑安全性和经济性的平衡。
氢能源的储存和运输技术的发展

氢能源的储存和运输技术的发展随着全球对可再生能源的需求不断增长,氢能源作为一种高效、清洁的能源形式获得了广泛关注。
然而,氢气本身具有极低的密度和高的压缩要求,因此如何储存和有效运输氢能源成为了氢能源产业发展的重要课题。
本文将探讨氢能源储存和运输技术的发展,并提出相应的解决方案。
一、氢能源储存技术的发展1. 压缩氢气储存技术压缩氢气储存技术是最常见的氢能源储存形式之一。
通过将氢气压缩到高压容器中,可以大幅度减小氢气的体积,从而方便储存和运输。
目前,常见的储氢容器包括高压钢瓶、碳纤维复合材料储氢罐等。
随着材料科学和制造技术的进步,储氢罐的密封性和安全性得到了极大的提升,从而推动了压缩氢气储存技术的发展。
2. 液化氢储存技术液化氢储存技术是另一种常用的氢能源储存方法。
通过将氢气冷却到非常低的温度(-253°C),可以将氢气液化成液态氢。
液化氢的密度相较于气态氢更高,从而可以在相对较小的容器中存储更多的氢气。
液化氢储存技术在航空航天领域得到了广泛应用,并在最近几年开始在汽车领域得到推广。
然而,液化氢的冷却过程非常能源密集,而且液化氢在储存和运输过程中对容器的密封性要求非常高,这也给液化氢储存技术带来了一定的挑战。
二、氢能源运输技术的发展1. 高压管道输送技术高压管道输送技术是一种常见的氢能源运输方式。
类似于天然气输送,通过在管道中提供足够的压力,可以将氢气从生产地输送到消费地。
高压管道输送技术具有输送距离长、输送能力大的优势,而且相对于液态氢运输更加安全可靠。
然而,由于氢气的非常性和泄漏的安全性问题,高压管道输送技术在应用过程中仍然需要严格的安全措施。
2. 杂交气体车运输技术杂交气体车是一种结合了氢气和其他能源形态的交通工具。
与传统的氢燃料电池汽车相比,杂交气体车不仅可以使用氢气作为燃料,还可以利用其他能源(如电能、天然气等)作为补充能源。
这种杂交的方式一方面可以充分利用不同能源的优势,另一方面可以减少对氢能源的依赖,从而解决氢气储存和运输的问题。
氢储存技术的研究进展及展望

氢储存技术的研究进展及展望近年来,氢能作为一种清洁能源备受关注。
然而,由于氢气本身具有极低的密度和高的易燃性,氢储存一直是限制其广泛应用的主要难题。
因此,人们对氢储存技术的研究一直没有停止。
本文将就氢储存技术的研究进展及未来展望进行探讨。
一、氢储存技术的发展现状目前,氢储存技术主要包括物理吸附、化学吸附、氢化物储氢和液态氢储存四种类型。
(一)物理吸附物理吸附是利用固体吸附氢气的方式来实现储氢的,它的主要载体是活性炭、金属有机骨架材料、多孔氧化物等。
相较于其他类型的储氢技术,物理吸附具有更高的储氢密度和更好的安全性能。
(二)化学吸附化学吸附是通过吸附剂和氢气反应来实现氢气的储存的一种方法。
化学吸附常用的物质为金属有机骨架材料、氧化物和金属化合物等。
与物理吸附不同,化学吸附不需要高压气体来储存氢气,因此它在一定程度上降低了储氢系统的压力。
(三)氢化物储氢氢化物储氢是利用氢化物储存氢气的方法。
氢化物可以分为金属氢化物和非金属氢化物两种类别。
其中,金属氢化物的储氢密度更高,但是其氢化反应是可逆的,使得循环溢出成为了储氢过程的复杂部分。
(四)液态氢储存液态氢储存是利用液态氢作为储存介质的技术。
由于液态氢密度高,因此它的储氢效率也更高。
不过,液态氢需要在极低温下储存,因此储氢设施需要复杂的加热和冷却系统。
二、氢储存技术的未来展望(一)发展方向当前,氢储存技术的研究方向主要有以下两个方面:1、利用电化学、热解和表面改性等技术,改善储氢材料的吸附、储存和释放能力,提高储氢密度和储氢效率;2、开发新的氢储存技术,以达到更高的储氢密度和更佳的安全性。
(二)瓶颈问题目前,氢储存技术还存在一些瓶颈问题,主要包括以下几个方面:1、材料成本高:氢储存材料的研发需要投资大量资金,因此材料的成本很高;2、材料的稳定性:很多材料对氧和水蒸气敏感,因此在使用过程中需要特殊的处理;3、储氢密度:目前氢储存材料的储氢密度还远远低于理论值,需要继续加大研究和改进力度;4、储氢速度:氢储存材料的储氢和释放速度还不够快,需要加强研究;5、安全问题:氢气具有极低的点火能力和爆炸性,因此氢储存系统需要特殊的安全措施。
储运氢技术的发展与关键技术

储运氢技术的发展与关键技术摘要:针对国内利用可再生能源进行制氢是氢能规模化应用的必然选择,储运氢是枢纽环节,文中比较和论述了储运氢技术的基本原理、优缺点和发展趋势,同时论述了目前国内储运氢产业应用面临的挑战,对加快国内氢能经济的可持续发展、储运氢技术应用发展提出展望。
关键词:氢能、储运、可再生能源、碳排放引言利用可再生能源进行电解水制取氢气的技术,具有较低的碳排放强度,产氢纯度高等技术优势,可实现全生命周期清洁绿色,所得的氢气被行业内认为是“绿氢”,被认为实现氢脱碳的最佳途径。
根据中国光伏行业协会(CPIA)对绿氢成本的拆解预测,在2030年光伏度电成本可降低至0.1~0.15元/KWh,相应的绿氢成本可降低到16.9元/kg,与天然气制氢成本平价。
2020年我国二氧化碳的总排放量达到113.5亿吨,其中100.3亿吨与能源排放相关,13.2亿吨与工业过程排放相关。
在碳中和目标下,绿氢必须在工业、建筑、交通等碳排重点领域担任重要深度脱碳角色。
根据中国氢能联盟在在各个脱碳应用领域的绿氢成本竞争力分析,氢解决方案可在22个关键应用领域与其他清洁技术替代方案实现竞争,其中在9个应用案例中,完全不逊于传统化石能源。
我国的能源供应上存在“西富东贫、北多南少”,风能资源80%以上分布在“三北”地区,太阳能资源分布呈“高原大于平原、西部大于东部”的特点。
我国的氢能需求上则相反,集中在中部、东部、南部地区,未来氢能供应和需求逆向分布的特点必须依靠完善的氢储运供应链。
由于氢气物理化学性质特点,即在原子半径小易穿透、常温常压下密度极低(0.089千克每立方米,0℃,1巴条件下)、单位体积的储能密度低、液化温度极低(常压下-253℃)、易燃易爆等,导致氢能不容易储存和安全高效输送。
一、储运氢技术目前,储运氢方式主要有四种,分别是高压气态储运氢(长管拖车、管道)、液态储运氢、氢载体储运和和固体储运氢等方式。
1.高压气态储运氢高压气态储氢技术是指氢气通过高压压缩注入注入相应的高压容器中,以高压气态进行储运。
氢气储运技术的发展现状与展望

三、展望氢气储运技术未来的发 展趋势和挑战
三、展望氢气储运技术未来的发展趋势和挑战
随着科技的不断进步,氢气储运技术的发展前景十分广阔。在未来,新型的 储氢材料和储运方式将成为研究重点。金属有机框架材料(MOFs)、碳纳米管等 新型纳米材料具有更高的储氢密度和更优秀的吸放氢性能,有望成为储氢领域的 重要研究方向。此外,固态氢存储材料也在持续优化中,以期实现常温下更快速 的吸放氢反应。
一、氢能产业链及储运技术研究 现状
1、氢能产业链基本构成
1、氢能产业链基本构成
氢能产业链包括制氢、储运、加氢、用氢等多个环节。其中,制氢是氢能产 业链的起点,目前主要采用化石能源重整、水电解、生物质气化等技术;储运环 节是实现氢能大规模应用的关键,目前主要采用高压气态储氢、液态储氢、固态 储氢等方式;加氢环节是氢能应用的重要组成部分,目前主要采用固定加氢站和 移动加氢站两种形式;用氢环节是氢能产业链的终点,目前主要应用于能源、交 通、工业等领域。
2、储运技术在氢能产业链中的 应用及研究现状
2、储运技术在氢能产业链中的应用及研究现状
储运技术是实现氢能大规模应用的关键环节。目前,高压气态储氢、液态储 氢、固态储氢等方式都在不同程度上得到了研究和应用。其中,高压气态储氢具 有储存压力高、容器重量轻、便于运输等优点,是当前应用最广泛的储氢方式之 一。液态储氢具有储存密度高、体积小、安全性能好等优点,但需要解决低温液 态储存和运输的问题。固态储氢具有储存密度高、安全性好、易于运输等优点, 但需要解决储氢材料和制备成本高的问题。
三、展望氢气储运技术未来的发展趋势和挑战
在氢气运输方面,未来将致力于提高现有运输方式的效率和安全性,同时寻 求新的运输方式。例如,利用太阳能进行水解制氢,然后通过管道或船舶运输, 将有望实现氢气的低成本、大规模运输。然而,这一技术还面临着光电转化效率 低、水解制氢速率慢等挑战。因此,未来的研究将需要在解决这些问题的降低整 个系统的成本,以实现商业化应用的可行性。
储氢系统发展现状

储氢系统发展现状储氢系统(Hydrogen Storage System)是指能够高效安全地储存氢气的技术体系。
储氢系统在氢能源开发利用中起着至关重要的作用。
然而,目前储氢系统仍然面临着一些挑战,如储氢容量有限、储氢成本高昂等问题。
尽管如此,储氢技术的发展仍然取得了一定的进展。
目前,常见的储氢系统主要包括压缩氢气储存系统、液氢储存系统和固态储氢系统。
压缩氢气储存系统是目前应用最广泛的一种储氢技术。
它将氢气压缩存储在高压容器中,可以实现高储氢密度。
但是,由于储氢容量受限,压缩氢气储存系统需要占用较大的空间,且储氢成本相对较高。
液氢储存系统是另一种常见的储氢技术。
液氢的储氢密度远高于压缩氢气,可以大大提高储氢容量。
液氢储存系统通常使用低温和高压来将氢气液化存储。
然而,液氢储存系统需要维持低温环境,储运过程中会有较大的能量损失,储氢成本较高且安全风险较大。
固态储氢系统是近年来备受关注的一种新型储氢技术。
固态储氢系统通过将氢气吸附在一种特殊的吸附剂中,实现储氢。
固态储氢系统具有储氢容量大、储氢成本低、安全性高等优势。
然而,目前固态储氢系统仍然存在吸附剂稳定性、吸放氢速度等问题亟待解决。
虽然储氢系统在技术上仍然面临一些挑战,但是在实际应用中已经取得了一些成果。
目前,储氢系统主要应用于氢燃料电池汽车、储能系统等领域。
在氢燃料电池汽车领域,压缩氢气储存系统和液氢储存系统广泛应用于氢燃料电池车辆的燃料供给。
在储能系统领域,储氢系统可以将电能转化为氢气储存,再通过燃料电池将氢气转换为电能供应,实现能源的高效利用。
为了进一步推动储氢系统的发展,相关研究机构和企业正在不断探索创新。
一方面,研究人员致力于寻找新型吸附剂,在固态储氢系统中提高储氢容量和吸附释放速度。
另一方面,工程师们着重优化储氢系统的设计,降低储氢成本并提高系统的安全性。
综上所述,储氢系统是氢能源开发利用的重要组成部分。
尽管储氢系统仍然面临一些挑战,但是通过不断的研究和创新,储氢技术已经取得了一定的进展。
中国储氢的发展历程

中国储氢的发展历程
中国储氢技术的发展历程经历了多个阶段。
早在19世纪,人们就开始探索如何安全、高效地储存氢气。
最初的气体储氢方法相对简单,但随着科技的不断进步,储氢技术得到了快速发展。
进入21世纪后,中国开始积极布局氢能产业链,并在氢能及燃料电池领域取得了显著进展。
目前,中国已经初步形成了从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局,涵盖了制氢(含纯化)、储运、加注、应用等4个环节。
在储氢技术方面,中国不断推动技术创新和产业升级。
目前,高压储氢、液态储氢和固态储氢等多种技术手段已经得到了广泛研究和应用。
其中,高压储氢技术已经相对成熟,并在一些领域得到了广泛应用。
液态储氢和固态储氢技术也在不断发展中,并有望在未来成为主流储氢技术。
此外,中国还在积极推动可再生能源与氢能的结合,以实现能源结构的转型和升级。
未来,“可再生能源+水电解制氢”有望成为大规模制氢发展趋势。
这将有助于推动氢能产业的快速发展,并为中国实现能源安全和可持续发展提供有力支持。
总之,中国储氢技术的发展历程是一个不断创新和进步的过程。
随着科技的不断进步和应用场景的不断拓展,中国储氢技术将继续得到发展和完善,为氢能产业的快速发展提供有力支撑。
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促进我国储氢技术发展的必要氢气是一种易燃、易爆、易泄漏的危险化学介质。
日益加重的能源危机和环境污染问题迫切要求人们开发新能源。
氢能以其燃烧产物洁净、燃烧效率高、可再生等优点被认为是新世纪的重要二次能源。
随着氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化,氢源技术及氢能基础设施的研究和建设已引起发达国家的高度关注发展氢燃料电池汽车的确需要高效储氢技术,因为这是方便使用氢能源的必须.传统储氢方法有两种,一种方法是利用高压钢瓶(氢气瓶)来储存氢气,但钢瓶储存氢气的容积小,而且还有爆炸的危险;另一种方法是储存液态氢,但液体储存箱非常庞大,需要极好的绝热装置来隔热。
近年来,一种新型简便的储氢方法应运而生,即利用储氢合金(金属氢化物)来储存氢气。
研究证明,在一定的温度和压力条件下,一些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。
其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分解,将储存在其中的氢释放出来。
这些会“吸收”氢气的金属,称为储氢合金。
其储氢能力很强。
单位体积储氢的密度,是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍,也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。
储氢合金都是固体,需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来,因此是一种极其简便易行的理想储氢方法。
目前研究发展中的储氢合金,主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。
储氢合金还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能。
储氢合金在吸氢时放热,在放氢时吸热,利用这种放热-吸热循环,可进行热的储存和传输,制造制冷或采暖设备。
此外它还可以用于提纯和回收氢气,它可将氢气提纯到很高的纯度。
例如,采用储氢合金,可以以很低的成本获得纯度高于99.9999%的超纯氢。
储氢合金的飞速发展,给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。
目前中国已研制成功了一种氢能汽车,它使用储氢材料90千克,可行驶40千米,时速超过50千米。
今后,不但汽车会采用燃料电池,飞机、舰艇、宇宙飞船等运载工具也将使用燃料电池,作为其主要或辅助能源。
现在最常用的储氢手段高压储氢是最常用和最直接的储氢方式。
高压储氢可在常温下使用,通过阀门的调节就可以直接将氢气释放出来["],具有储氢罐结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点,已成为现阶段氢能储运的主要方式高压储氢缺点高压氢气储罐不但有可能发生因强度不足(特别是高强钢脆化)引起的物理爆炸,而且有可能发生因氢气泄漏而引发的火灾、爆炸事故,且其风险程度随罐体容积增大、压力升高而加大。
因此,如何降低高压储氢的风险程度,是加氢站建设十分关注的一个问题。
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。
氢气储罐建造规范与标准1.1.1 压力容器分类压力容器的结构式很多,相应的分类方法也有很多种,为了便于压力容器的设计与分析,常见的分类方法主要有如下两种。
(1)、根据承载压力方式分类:压力容器分为内压容器和外压容器两类,当压力容器内部介质压力大于外部压力是称为内压容器,反之称为外压容器。
内压容器按其设计压力p的大小,又可分为四种。
低压容器(代号L)0.1MPA≤P<1.6MPA中压容器(代号M)1.6MPA≤P<10MPA高压容器(代号H)10MPA≤P<100MPA超高压容器(代号U)P≥100MPA外压容器中,当容器的内压力小于一个绝对大气压(0.1MPA)时又称为真空容器。
(2)、根据在生产过程中所起的的作用分类,压力容器可分为四种:反压力容器主要用于完成介质物理、化学反应的压力容器。
如各种反应器、反应釜、合成塔和煤气发生炉等。
换热压力容器主要用于完成介质热量交换的压力容器。
如各种热交换器、冷却器、冷凝器和蒸发器等。
分离压力容器主要用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器。
如各种分离器、过滤器、洗涤塔和吸收塔等。
储存压力容器主要是用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质压力容器。
如各种类型的储罐、缓冲罐、烘缸和蒸锅等。
压力容器形状有圆筒形(容积大于等于5m3)和球形(容积大于等于50m3),其中筒形有立式和卧式。
球形压力容器是多块瓶装焊接,在制造中焊接工艺要求严格,制造工艺复杂。
所以选用筒形压力容器。
氢气的密度比空气大,会上升。
因为瓶中的氢气对瓶口有压强,直立放置时瓶口小于倒立放置时的瓶身。
氢气与接触面积大的瓶身接触后可能会使整个瓶子漂浮在空中。
而直立放置就不会,因为他的接触面积小,有一定的压强,所以选择立式圆筒储罐。
球形圆筒圆筒形筒体1.1.2、封头形式的确定封头也是压力容器的重要组成部分之一,常见的形状有:凸形(包括半球形、椭球形、蝶形和球冠形)、锥形和平盖。
(1)半球封头:半球形封头是半个球壳组成的,直径不大和厚度较小时,半球形封头通常采用整体冲压成型;直径较大(Di>2500mm)时,半球形封头则采用先分瓣冲压成型后拼装焊接的方法制作。
由于半球封头的深度较大,故冲压成型较椭圆形封头和蝶形封头困难,多用于大型高压容器和压力较高的储罐上。
(2)椭球形封头:是有半个椭球壳和高度为h0的短圆筒(常称为直边段)组成。
直边段的作用是为了使封头和筒体的连接环焊缝不出现在经向曲面半径突变处,以改善焊缝的受力情况,其高度一般为25mm或者40mm。
由于封头曲面深度hi比半球形封头浅(半球形封头:hi/Di0.5;标注椭球形封头:hi/Di0.25;),故冲压成型较为方便,是目前中低压容器中最常用的一种封头形式。
(3)蝶式封头:由三部分组成:第一部分是以Ri Di的球面部分,第二部分是r≥10%Di 且r3nh的固定环壳部分,第三部分是高度为h0=25mm或者40mm 短圆筒。
对于蝶形封头,Ri=0.9Di,r=0.17Di。
由于蝶形封头在相同直径和深度的条件下的应力分布不如椭球圆形封头均匀,因此,仅在加工椭球形封头有困难或者直径较大、压力较低的情况下才选用蝶形封头。
(4)除了上面三种封头之外,还有球冠形封头(连接处的封头和筒体上都存在着相当大的不连续应力,其应力分布很不合理。
一般只用于低压和直径不大的压力容器上。
)、锥形封头(锥形封头制作较为方便,但受压稍大时,其大小端可能需要局部加强,其结构就较为复杂了。
就其强度而言,其与锥形封头和半球形封头、椭球形封头等封头相比较较差,但高于平盖。
)、平盖(厚度要求最大,常用于常需要拆卸的入孔和手孔的盖板、某些换热设备的端盖等地方)。
从受力与制造方面分析来看,球形封头是最理想的结构形式。
但缺点是深度大,冲压较为困难;椭圆封头浓度比半球形封头小得多,易于冲压成型,是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
平板封头因直径各厚度都较大,加工与焊接方面都要遇到不少困难。
从钢材耗用量来年:球形封头用材最少,比椭圆开封头节约,平板封头用材最多。
因此,从强度、结构和制造方面综合考虑,采用椭圆形封头最为合理。
1.2 材料的确定压力容器用钢根据GB150《压力容器》所引用的钢材标准,主要为碳素钢、低合金钢和高合金钢三大类。
由于压力容器作为过程工业生产中重要的过程设备,虽然在实际生产过程中的安全运行与很多因素有关,但其中材料性能是最重要的因素之一,为了确保压力容器的使用安全,压力容器在制造技术要求上非常严格,其承压元件应采用压力容器专用钢板。
这类钢板要求质地均匀,对硫,磷(s0.015% ,p0.025%)等有害元素的控制更加严格,且需要进行某些力学性能方面特殊项目的检验。
压力容器专用钢板有:Q245R,Q345R,Q370R,10MnMoNbR,13MnNiMoR,15CrMoR, 14Cr1MoR,12Cr2Mo1R,12Cr1MoVR。
纯氢气腐蚀性很小,可以考虑Q345R这种钢种,Q345R 是制造压力容器专用的低合金高强度钢板,具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性,其力学性能见表1-1。
Q345R钢板是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板,主要用于制造-20℃~400℃的中低压压力容器,多层高压容器及其承压结构件。
所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。
表1-1 Q345R的力学性能及冷弯性能(摘自GB713)2、设计计算2.1 确定设计参数2.1.1 工作压力、设计压力、计算压力(1)、工作压力PW是指在正常情况,容器顶部可能达到的最高压力(也称为最高工作压力)。
(2)、设计压力P是指设定的压力顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷条件,其值不低于最高工作压力。
按《压力容器安全技术监察规程》[1]规定,装有安全泄放装置的压力容器,其设计压力不低于安全阀的开启压力或者爆破片的爆破压力;盛装液化气体无保冷设施的压力容器,其设计压力应不低于液化气50℃时的饱和蒸汽压力;对无实际组分数据的混合液化石油气压容器,由其相关组分50℃的饱和蒸汽压力确定设计压力。
各类内压容器设计压力的选取见表2-1(3)、计算压力Pc=设计压力P=1.1PW=0.88MPa2-1 内压容器设计压力的选取2.1.2 设计温度设计温度是指容器正常工作时,在相应设计压力下,设定的受压元件的金属温度,其值不得小于元件可能达到的最高温度,在此设计中,设计温度t=150℃。
2.1.3 厚度计算(1)、各种厚度的定义a、设计厚度容器受压元件满足强度,刚度及稳定性要求所需的厚度;b、设计厚度 d 计算厚度与腐蚀裕量之和,即;d=+C2c、名义厚度n 设计后厚度加上刚才厚度负偏差后,向上圆整至钢材标准规格的厚度,即图样上标注的厚度;d、有效厚度 e 名义厚度减去厚度附加量,即e=n-C1-C2 (2)、厚度附加量厚度附加量C有钢板或者钢管的厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2两部分组成,即C=C1+C2. 《锅炉和压力容器用钢板》和GB3531《低温压力容器用低合金钢板》C1为了防止压力容器受压元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,对与腐蚀介质直接接触的筒体、封头接管等受压元件,都应该考虑腐蚀裕量C2,具体规定如下:a、对有腐蚀裕量或磨损的元件,应根据预期的容器设计使用年限和介质对金属材料的腐蚀速率(及磨蚀速率)确定腐蚀裕量;b、容器各元件受到的腐蚀程度不同时,可采取不同的腐蚀裕量;c、介质为压力缩空气、水蒸气或者水的碳素结构钢或低合金制容器、腐蚀裕量不小于1mm。