一种规模化水下天然气存储系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种规模化水下天然气存储系统，包括：水下储气装置包括气囊、腱组和压载装置；所述腱组用于连接所述气囊的上下两端；所述气囊与所述腱组固定连接；立管应力监测系统，包括应变仪、位于海水上部的ADCP Ⅰ、位于水中的ADCP Ⅱ和位于海床的ADCP Ⅲ；钢悬链线充气立管系统，包括柔性接头Ⅰ、螺旋导板Ⅰ、钢悬链线充气立管、阀站Ⅰ和截止阀Ⅰ；钢悬链线排气立管系统，包括柔性接头Ⅱ、螺旋导板Ⅱ、钢悬链线排气立管、阀站Ⅱ和截止阀Ⅱ；所述钢悬链线充气立管的进口端和所述钢悬链线排气立管的出口端分别设置一台用于监测立管顶部张力的所述应变仪。本发明专利技术解决了地下储气库和LNG接收站进行天然气规模化储存受到多种条件限制的问题。

A large scale underwater natural gas storage system and method

【技术实现步骤摘要】
一种规模化水下天然气存储系统及方法
本专利技术涉及天然气存储领域，具体而言，尤其涉及一种规模化水下天然气存储系统及方法。
技术介绍
当前最主要的天然气规模化存储方法是地下储气库存储和沿海液化天然气接收站的LNG储罐存储，海上浮式液化天然气船存储前景广阔但还处于示范研究阶段，高压储气罐CNG存储通常作为小规模存储应用。地下储气库和LNG接收站建设都受到严苛的地理地质条件、社会条件、经济条件和长建设周期的限制，对城市LNG和CNG规模化存储带来的潜在的重要安全问题必须慎之又慎。海上浮式液化天然气船存储则必须考虑恶劣海况和海上交通安全的问题。
技术实现思路
根据上述提出地下储气库和LNG接收站进行天然气规模化储存受到多种条件限制的技术问题，而提供一种规模化水下天然气存储系统及方法。本专利技术可以应用于沿海城市、海岛、海洋平台等对象的规模化天然气储备，可作为当前主流的地下储气库存储、液化天然气存储和高压气罐存储方式的一种补充方法。本专利技术采用的技术手段如下：本专利技术提供了一种规模化水下天然气存储系统，包括水下储气装置、立管应力监测系统、钢悬链线充气立管系统和钢悬链线排气立管系统；所述水下储气装置包括气囊、腱组和压载装置；所述腱组用于连接所述气囊的上下两端；所述气囊与所述腱组固定连接，所述压载装置用于将所述气囊与所述腱组固定于海床上；所述水下储气装置还包括安装于所述气囊顶部的压力表，用于测量所述气囊中压缩天然气的压力；所述立管应力监测系统，包括应变仪、位于海水上部的ADCPⅠ、位于水中的ADCPⅡ和位于海床的ADCPⅢ；所述ADCPⅠ用于监测海水上部的海流轮廓；所述ADCPⅡ用于监测水中部的海流轮廓；所述ADCPⅢ用于监测水底部的海流轮廓；所述钢悬链线充气立管系统，包括柔性接头Ⅰ、螺旋导板Ⅰ、钢悬链线充气立管、阀站Ⅰ和截止阀Ⅰ；输送天然气的供气设备通过所述柔性接头Ⅰ与所述钢悬链线充气立管的进口端相连通；所述螺旋导板Ⅰ套设于所述钢悬链线充气立管外侧；所述钢悬链线充气立管的出口端通过所述截止阀Ⅰ与所述阀站Ⅰ相连通，所述阀站Ⅰ与所述气囊相连通；所述钢悬链线排气立管系统，包括柔性接头Ⅱ、螺旋导板Ⅱ、钢悬链线排气立管、阀站Ⅱ和截止阀Ⅱ；所述阀站Ⅱ与所述气囊相连通；所述钢悬链线排气立管的进口端通过所述截止阀Ⅱ与所述阀站Ⅱ相连通；所述螺旋导板Ⅱ套设于所述钢悬链线排气立管外侧；所述钢悬链线排气立管的出口端通过所述柔性接头Ⅱ与用于配送天然气至用户的配气设备相连通；所述钢悬链线充气立管的进口端和所述钢悬链线排气立管的出口端分别设置一台用于监测立管顶部张力的所述应变仪。进一步地，所述天然气存储系统还包括用于将所述水下储气装置布置到指定位置的水下机器人Ⅰ。进一步地，所述立管应力监测系统还包括用于布置所述ADCPⅡ和所述ADCPⅢ的水下机器人Ⅱ。进一步地，所述供气设备包括配气站和压气站，所述压气站内设置天然气压缩机，所述配气站的进口端外接天然气输运干线，出口端与所述天然气压缩机相连通，所述配气站与所述天然气压缩机之间设置调节阀；所述天然气压缩机的出口端与所述钢悬链线充气立管相连通；所述天然气输运干线上设置干线截断阀室，所述配气站的进口端设置安全阀Ⅰ；所述配气站内设置天然气处理及调压装置。进一步地，所述配气设备包括调压站，所述调压站内设置调压器，所述钢悬链线排气立管的出口端通过所述柔性接头Ⅱ与所述调压站的进口端相连通，所述调压站的进口端设置安全阀Ⅱ。进一步地，所述供气设备包括钢悬链线开采立管系统和可移动的海上天然气处理压缩平台；所述可移动的海上天然气处理压缩平台上安装有依次连通的相分离处理系统、甜化处理系统、压缩机Ⅰ、脱水系统、低温分离系统和压缩机Ⅱ，所述甜化处理系统与所述压缩机Ⅰ之间设置调节阀Ⅰ，所述低温分离系统与所述压缩机Ⅱ之间设置调节阀Ⅱ；所述压缩平台上还安装有与所述甜化处理系统相连通的管线硫回收系统；所述压缩机Ⅱ与所述钢悬链线充气立管相连通；所述钢悬链线开采立管系统包括截止阀Ⅲ、钢悬链线开采立管、螺旋导板Ⅲ和柔性接头Ⅲ；开采出的初生天然气通过所述截止阀Ⅲ输运到所述钢悬链线开采立管；所述螺旋导板Ⅲ套设于所述钢悬链线开采立管外侧；所述钢悬链线开采立管的出口端通过所述柔性接头Ⅲ与所述相分离处理系统相连通；所述钢悬链线开采立管的出口端设置一台所述应变仪。进一步地，所述配气设备包括集气站，所述集气站内设置调压器，所述钢悬链线排气立管的出口端通过所述柔性接头Ⅱ与所述集气站的进口端相连通，所述集气站的进口端设置安全阀Ⅲ。本专利技术还提供了一种规模化水下天然气存储方法，采用了上述规模化水下天然气存储系统，包括以下步骤：(1)铺设钢悬链线充气立管、钢悬链线排气立管和水下储气装置；(2)将ADCPⅠ、ADCPⅡ和ADCPⅢ分别布置到指定位置；(3)通过供气设备对水下储气装置进行充气，直至压力表显示达到设定压力；(4)当用户有用气需求时，天然气经钢悬链线排气立管进入配气设备，配气设备调节天然气压力，将压力降至用户所需压力的天然气输送给用户。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的规模化水下天然气存储系统及方法，将天然气存储在水下，既不占用昂贵的沿海土地资源，又靠近主要的沿海能源消耗区域，也不会占用海岛或海洋平台上宝贵的空间资源；同时远离人类居住工作场所，极大降低安全隐患，基本上不需要考虑恶劣海况对存储装置的危害(海上浮式LNG存储船则需要考虑)，对地理地质条件的限制也远不及地下储气库严苛，完全可以作为天然气规模化存储方法的补充。综上，应用本专利技术的技术方案可以应用于沿海城市、海岛、海洋平台等对象的规模化天然气储备，可作为当前主流的地下储气库存储、液化天然气存储和高压气罐存储方式的一种补充方法。因此，本专利技术的技术方案解决了地下储气库和LNG接收站进行天然气规模化储存受到多种条件限制的问题。基于上述理由本专利技术可在天然气储备领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术所述规模化水下天然气存储系统工作流程框图。图2是本专利技术实施例2所述规模化水下天然气存储系统示意图。图3是本专利技术实施例3所述规模化水下天然气存储系统示意图。图中：1、柔性接头Ⅰ；2、螺旋导板Ⅰ；3、钢悬链线充气立管；4、阀站Ⅰ；5、截止阀Ⅰ；6、气囊；7、腱组；8、压载装置；9、压力表；10、水下机器人Ⅰ；11、ADCPⅠ；12、ADCPⅡ；13、ADCPⅢ；14、水下机器人Ⅱ；15、柔性接头Ⅱ；16、螺旋导板Ⅱ；17、钢悬链线排气立管；18、阀站Ⅱ；19、截止阀Ⅱ；20、应变仪；21、干线截断阀室；22、安全阀Ⅰ；23、配气站；24、调节阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规模化水下天然气存储系统，其特征在于，包括水下储气装置、立管应力监测系统、钢悬链线充气立管系统和钢悬链线排气立管系统；/n所述水下储气装置包括气囊、腱组和压载装置；所述腱组用于连接所述气囊的上下两端；所述气囊与所述腱组固定连接，所述压载装置用于将所述气囊与所述腱组固定于海床上；所述水下储气装置还包括安装于所述气囊顶部的压力表，用于测量所述气囊中压缩天然气的压力；/n所述立管应力监测系统，包括应变仪、位于海水上部的ADCPⅠ、位于水中的ADCPⅡ和位于海床的ADCPⅢ；所述ADCPⅠ用于监测海水上部的海流轮廓；所述ADCPⅡ用于监测水中部的海流轮廓；所述ADCPⅢ用于监测水底部的海流轮廓；/n所述钢悬链线充气立管系统，包括柔性接头Ⅰ、螺旋导板Ⅰ、钢悬链线充气立管、阀站Ⅰ和截止阀Ⅰ；输送天然气的供气设备通过所述柔性接头Ⅰ与所述钢悬链线充气立管的进口端相连通；所述螺旋导板Ⅰ套设于所述钢悬链线充气立管外侧；所述钢悬链线充气立管的出口端通过所述截止阀Ⅰ与所述阀站Ⅰ相连通，所述阀站Ⅰ与所述气囊相连通；/n所述钢悬链线排气立管系统，包括柔性接头Ⅱ、螺旋导板Ⅱ、钢悬链线排气立管、阀站Ⅱ和截止阀Ⅱ；所述阀站Ⅱ与所述气囊相连通；所述钢悬链线排气立管的进口端通过所述截止阀Ⅱ与所述阀站Ⅱ相连通；所述螺旋导板Ⅱ套设于所述钢悬链线排气立管外侧；所述钢悬链线排气立管的出口端通过所述柔性接头Ⅱ与用于配送天然气至用户的配气设备相连通；/n所述钢悬链线充气立管的进口端和所述钢悬链线排气立管的出口端分别设置一台用于监测立管顶部张力的所述应变仪。/n...

【技术特征摘要】
1.一种规模化水下天然气存储系统，其特征在于，包括水下储气装置、立管应力监测系统、钢悬链线充气立管系统和钢悬链线排气立管系统；
所述水下储气装置包括气囊、腱组和压载装置；所述腱组用于连接所述气囊的上下两端；所述气囊与所述腱组固定连接，所述压载装置用于将所述气囊与所述腱组固定于海床上；所述水下储气装置还包括安装于所述气囊顶部的压力表，用于测量所述气囊中压缩天然气的压力；
所述立管应力监测系统，包括应变仪、位于海水上部的ADCPⅠ、位于水中的ADCPⅡ和位于海床的ADCPⅢ；所述ADCPⅠ用于监测海水上部的海流轮廓；所述ADCPⅡ用于监测水中部的海流轮廓；所述ADCPⅢ用于监测水底部的海流轮廓；
所述钢悬链线充气立管系统，包括柔性接头Ⅰ、螺旋导板Ⅰ、钢悬链线充气立管、阀站Ⅰ和截止阀Ⅰ；输送天然气的供气设备通过所述柔性接头Ⅰ与所述钢悬链线充气立管的进口端相连通；所述螺旋导板Ⅰ套设于所述钢悬链线充气立管外侧；所述钢悬链线充气立管的出口端通过所述截止阀Ⅰ与所述阀站Ⅰ相连通，所述阀站Ⅰ与所述气囊相连通；
所述钢悬链线排气立管系统，包括柔性接头Ⅱ、螺旋导板Ⅱ、钢悬链线排气立管、阀站Ⅱ和截止阀Ⅱ；所述阀站Ⅱ与所述气囊相连通；所述钢悬链线排气立管的进口端通过所述截止阀Ⅱ与所述阀站Ⅱ相连通；所述螺旋导板Ⅱ套设于所述钢悬链线排气立管外侧；所述钢悬链线排气立管的出口端通过所述柔性接头Ⅱ与用于配送天然气至用户的配气设备相连通；
所述钢悬链线充气立管的进口端和所述钢悬链线排气立管的出口端分别设置一台用于监测立管顶部张力的所述应变仪。


2.根据权利要求1所述的规模化水下天然气存储系统，其特征在于，所述天然气存储系统还包括用于将所述水下储气装置布置到指定位置的水下机器人Ⅰ。


3.根据权利要求1所述的规模化水下天然气存储系统，其特征在于，所述立管应力监测系统还包括用于布置所述ADCPⅡ和所述ADCPⅢ的水下机器人Ⅱ。


4.根据权利要求1所述的规模化水下天然气存储系统，其特征在于，所述供气设备包括配气站和压气站，所述压气站内设置天然气压缩机，所述配气站的进口端外接天然气输运干线，出口端与所述天然气压缩机相连通，所述配气站与所述天然气压缩机之间设置调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志文，卢博闻，王虎，熊伟，童郑人，董欣，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21