地下低温能源存储结构制造技术

本发明专利技术公开一种地下低温能源存储结构，涉及地下低温能源存储技术领域，该地下低温能源存储结构包括：存储硐室，存储硐室内形成有低温能源的存储空间；以及水幕系统，水幕系统包括对应存储硐室的围岩结构设置的多个注水结构，注水结构具有注水孔口，多个注水结构分为至少两组，其中两组注水结构的注水孔口分别位于存储硐室长度方向的围岩结构上部。每组注水结构的注水孔口间隔分布，水幕系统被配置为通过多个注水结构注水而在靠近存储硐室外壁面处的岩体形成水幕环境。本发明专利技术能够在低温存储硐室周边围岩形成范围广的水幕环境，从而在低温环境下形成稳定冰冻圈，进而提高地下低温能源存储结构稳定性及保冷防护能力，确保长周期能源存储的安全。能源存储的安全。能源存储的安全。

【技术实现步骤摘要】
地下低温能源存储结构


[0001]本专利技术涉及地下低温能源存储
，尤其涉及一种地下低温能源存储结构。

技术介绍

[0002]地下储库是国家战略储备油气资源的重要解决方式，是保障能源安全平稳供给的基础性工程。与地面储库相比，地下储库深埋于地下，不占用地上空间，且可远离火灾和爆炸及战时空袭的危险，安全性高；其使用年限高，且更适用于大规模存储，建设、运营和维护成本，随存储体积的增大而降低，具有诸多优势。
[0003]目前全球运用地下储库储存天然气、石油的技术已较为成熟。但其储存介质为气态，若转化为液态存储，其存储效率具备大幅提升的空间，但在低温、冻结、冻融循环和热冲击环境下容易对岩石物理性质的影响和损伤，从而影响围岩结构以及地下储库的稳定性以及地下储库的保冷性能，不利于长周期的能源存储的安全。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种地下低温能源存储结构，旨在能够在低温能源周边围岩形成范围广的水幕环境，从而在低温环境下形成稳定冰冻圈，进而提高地下低温能源存储结构稳定性及保冷防护能力，确保长周期能源存储的安全。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一种地下低温能源存储结构，其包括：存储硐室，所述存储硐室内形成有低温能源的存储空间；以及水幕系统，所述水幕系统包括对应所述存储硐室的围岩结构的多个注水结构，所述注水结构具有注水孔口，多个所述注水结构分为至少两组，其中两组所述注水结构的注水孔口分别位于所述存储硐室长度方向外侧的围岩结构上部，每组所述注水结构的注水孔口间隔分布，所述水幕系统被配置为通过多个所述注水结构注水而在靠近所述存储硐室外壁面处的岩体形成水幕环境。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述水幕系统设于所述存储硐室围岩结构的上部，多个所述注水结构分为两组，两组所述注水结构的注水孔口分别位于所述存储硐室长度方向外侧的围岩结构上部并沿所述存储硐室的长度方向交错分布。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述水幕系统位于所述存储硐室上方10m至15m处。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述水幕系统还包括设于所述存储硐室上方的用于输水的主水幕巷道，两组所述注水结构分设在所述主水幕巷道中心线走向的两侧，所述注水结构的一端与所述主水幕巷道连接、另一端用于设置所述注水孔口，所述主水幕巷道沿长度方向的横截面包括底边、顶部的拱顶、以及位于两侧的直墙，拱顶跨度3m至5m，直墙高度为1m至3m，主水幕巷道沿长度方向的中心线位于存储硐室沿长度方向的中心线正上方，底边与所述存储硐室顶部的间距大于所述存储硐室的高度或大于20m。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述注水结构沿与竖直向上方向呈90
°
至135
°
的夹角的方向延伸。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述注水孔口的直径为1吋至2吋。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述注水结构的延伸长度在水平方向覆盖至所述存储硐室的分布范围外一定距离，而便于所述注水孔口在所述存储硐室沿水平方向外侧的岩体形成水幕。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述存储硐室沿长度方向的横截面包括位于顶部的三心拱、以及位于两侧的直墙，三心拱跨度为20m至40m，直墙高度为30m至50m；所述存储硐室包括厚度为1mm至2mm的不锈钢薄膜内胆层，所述不锈钢薄膜内胆层用于直接存储低温介质。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述不锈钢薄膜内胆层背离所述存储空间的一侧设有保温隔热层，所述保温隔热层包括厚度为200mm至1000mm的聚氨酯泡沫及气凝胶隔热层、及厚度为350mm至500mm的泡沫玻璃砖隔热层；所述泡沫玻璃砖隔热层设于所述不锈钢薄膜内胆层的底部背离所述存储空间的一侧，所述聚氨酯泡沫及气凝胶隔热层设于所述不锈钢薄膜内胆层的直墙和三心拱背离所述存储空间的一侧。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述保温隔热层背离所述存储空间的一侧设有防水防潮层，所述防水防潮层由聚脲或沥青材料组成；所述防水防潮层背离所述存储空间的一侧设有厚度为50mm至100mm的耐低温找平层，所述耐低温找平层由强度为C20至C50的素混凝土材料组成，所述耐低温找平层用以防止低温能源受热气化后由岩体节理和裂隙中漏出。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述耐低温找平层背离所述存储空间的一侧沿三心拱曲面布置工字型钢结构，所述工字型钢结构由Q355ND或16MnDR材料组成；所述工字型钢结构背离所述存储空间的一侧设有最小屈服强度为500MPa的低温钢筋网片层和水泥砂浆喷填层；垂直于所述低温钢筋网片层及所述水泥砂浆喷填层而向岩体设置外部锚杆加固层，通过向岩体打入锚杆的方式以达到加强围岩结构稳定性。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述地下低温能源存储结构还包括管线系统，所述管线系统包括底部进料管线、顶部进料管线、外输管线、压力控制管线、LTD传感器控制管线和顶部放空管线，所述管线系统用于对所述存储硐室进行工艺操作和安全控制。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述管线系统的管线的材质均为316不锈钢或304不锈钢，管线内部的压力设计值为
‑
0.5MPa至1.5MPa。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，底部进料管线和顶部进料管线直径为20吋至28吋，LTD传感器控制管线和压力控制管线直径为2吋至8吋，顶部放空管线直径为20吋至28吋。
[0020]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有至少以下优点：
[0021]一、与现行地下储气库相比，本专利技术技术方案具有在超低温介质存储下安全可靠的特点，其中，存储硐室内形成有存储空间用以存储低温液化石油气、液化天然气、液氢等低温能源，水幕系统的注水结构能够注水以在靠近存储硐室外壁面的岩体形成水幕环境，如此地，利用了被存储的低温能源的自身物理特性形成冰冻圈，冰冻圈能够提高硐室围岩在低温作用的结构自稳定性和保冷防护能力，使得存储硐室外的岩石物理性质保持稳定，尤其能够保持岩体的结构稳定性，从而即便是受到火灾和爆炸及战时空袭的危险因素影响，本专利技术技术方案也能够确保长周期能源存储的安全，为我国低温能源地下大规模的存储提供一种安全可靠的方式，具有积极意义；
[0022]二、至少两组注水结构中的两组注水结构的注水孔口分别位于存储硐室长度方向
外侧的围岩结构上部，每组注水结构的注水孔口间隔分布从而能够形成密度适当，分布广的水幕环境，水幕环境下的岩体能够形成冰冻圈，尤其是由于存储硐室长度方向的围岩结构分布面积广而导致保冷和结构稳定性要求更高，故而本专利技术能够实现在存储硐室外侧岩体形成保冷效果和结构稳定性更高的水幕环境。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一些实施例的地下低温能源存储结构的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术一些实施例的地下低温能源存储结构沿长度方向的横截面图；
[0025]图3是图2中A处的放大图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下低温能源存储结构，其特征在于，包括：存储硐室，所述存储硐室内形成有低温能源的存储空间；以及水幕系统，所述水幕系统包括对应所述存储硐室的围岩结构的多个注水结构，所述注水结构具有注水孔口，多个所述注水结构分为至少两组，其中两组所述注水结构的注水孔口分别位于所述存储硐室长度方向外侧的围岩结构上部，每组所述注水结构的注水孔口间隔分布，所述水幕系统被配置为通过多个所述注水结构注水而在靠近所述存储硐室外壁面处的岩体形成水幕环境。2.根据权利要求1所述的地下低温能源存储结构，其特征在于，所述水幕系统设于所述存储硐室围岩结构的上部，多个所述注水结构分为两组，两组所述注水结构的注水孔口分别位于所述存储硐室长度方向外侧的围岩结构上部并沿所述存储硐室的长度方向交错分布。3.根据权利要求2所述的地下低温能源存储结构，其特征在于，所述水幕系统位于所述存储硐室上方10m至15m处；和/或所述水幕系统还包括设于所述存储硐室上方的用于输水的主水幕巷道，两组所述注水结构分设在所述主水幕巷道中心线走向的两侧，所述注水结构的一端与所述主水幕巷道连接、另一端用于设置所述注水孔口，所述主水幕巷道沿长度方向的横截面包括底边、顶部的拱顶、以及位于两侧的直墙，拱顶跨度3m至5m，直墙高度为1m至3m，主水幕巷道沿长度方向的中心线位于存储硐室沿长度方向的中心线正上方，底边与所述存储硐室顶部的间距大于所述存储硐室的高度或大于20m。4.根据权利要求3所述的地下低温能源存储结构，其特征在于，所述注水结构沿与竖直向上方向呈90
°
至135
°
的夹角的方向延伸；和/或所述注水孔口的直径为1吋至2吋；和/或所述注水结构的延伸长度在水平方向覆盖至所述存储硐室的分布范围外一定距离，而便于所述注水孔口在所述存储硐室沿水平方向外侧的岩体形成水幕。5.根据权利要求1所述的地下低温能源存储结构，其特征在于，所述存储硐室沿长度方向的横截面包括位于顶部的三心拱、以及位于两侧的直墙，三心拱跨度为20m至40m，直墙高度为30m至50m；所述存储硐室包括厚度为1mm至2mm的不锈钢薄膜内胆层，所述不锈钢薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欢，张超，段品佳，肖立，扬帆，刘方，王秀林，计宁宁，李宇航，周树辉，冯伟，王少炜，吕梦芸，李欣欣，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：