一种地下储气隧道制造技术

本发明专利技术公开了一种地下储气隧道，属于地下压力储气技术领域，主要用于储存高压气体并利用高压气体进行发电。本发明专利技术所要解决的技术问题为提供一种地下储气隧道，包括储气单元和竖井，储气单元包括水平段以及折弯部，水平段为多个且间隔设置，相邻水平段通过折弯部首尾相连形成一个蛇形结构；竖井一端通至地面上，另一端与储气单元相连；储气单元内壁由外向内依次为岩土本体、衬砌和密封层；通过设置折弯部将多个水平段连接起来形成一个蛇形结构的储气单元，占地集中在施工前所需勘探的范围小，受场地及地质等制约因素少，实现一个竖井即可完成气体的输入输出，实现电力转换，节省施工多个竖井的成本。多个竖井的成本。多个竖井的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种地下储气隧道


[0001]本专利技术涉及地下压力储气(CAES)领域，具体为一种地下储气隧道。

技术介绍

[0002]压缩空气储能(compresed airenergy storage,CAES)是一种大规模储存电能的技术，其工作原理为：当能源供应高于基本用电需求时，利用电网剩余的电力将空气进行高压压缩，或利用不易储存的能源，如：可再生能源产生的废弃风电、废弃光电等，将空气进行高压压缩，并将压缩后的高压空气储存在储气设备中，当有电力需求时，再将压缩后的高压空气释放出来推动透平发电。
[0003]其中储气设备可以是地面钢罐，也可以是地下储气库；相较于地面钢罐，地下储气库储存量大、机动性强、调峰范围广，虽然造价高但经久耐用，安全系数高，固常采用地下储气库作为储气设备。
[0004]地下储气库主要有废弃矿洞﹑地下含水层、盐岩洞穴以及人造洞穴四个类型，但由于地下储气库属于高压﹑变压储气，其储气压力在5MPa
‑
30MPa不等，对于库体结构的承压性能﹑密闭性以及安全性要求高，而符合上述要求且可用的前三种类型储气库(废弃矿洞、地下含水层以及岩盐洞穴)数量有限，如申请号为202111142705.3的专利技术《地下储气库及其选址与改造方法》则是利用天然地层的特性实现对气体的密封，其对选址要求较高；在无法利用天然地层的特性进行气体密封时，通常会采用密封材料或钢板进行密封，如申请号为202211535611.7的专利技术《可独立运行的无岔口式压气储能地下高压储气系统及方法》中所提到的采用密封层进行气体密封；为保证储气库的储气量，其形状会根据地质条件进行调整以保证容量大小，固储气库的形状不规则，不便于密封材料或钢板的敷设。
[0005]地下储气隧道作为人造洞穴储气库中的一种，因其选址建造方便，常作为在无法依靠废弃矿洞、地下含水层或岩盐洞穴修建储气库时的选择，为保证储气的流畅性，常采用一字型长直隧道，但一字型长直隧道存在以下问题：
①
占地面积狭长﹑布置受限因素多；
②
地勘范围广和工作量大；
③
隧道通过的地质条件复杂多变；
④
支护类型多且复杂。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种地下储气隧道，实现便于设置密封层，同时折叠式隧道的设置具有占地集中，保证储气容量，且减小施工前所需勘探的范围，受场地及地质等制约因素少，节省施工成本。
[0007]本专利技术公开了一种地下储气隧道，包括竖井和储气单元，所述储气单元包括水平段以及折弯部，所述水平段为多个且间隔设置在同一水平面内，每两个相邻的所述水平段通过所述折弯部首尾相连形成一个蛇形结构；
[0008]所述竖井一端通至地面以上，另一端与所述储气单元垂直相连；
[0009]所述水平段以及折弯部内壁由外向内依次为岩土本体、衬砌和密封层。
[0010]进一步的，沿所述竖井的竖直方向设置有多个所述储气单元，多个所述储气单元
通过所述竖井连接成整体，每两层所述储气单元之间设有竖向净距S1，所述竖向净距S1应满足：S1≥m1H；其中：m1为S1与H的比值，Ⅰ类围岩时m1＝2，Ⅱ类围岩时m1＝2.5，Ⅲ类围岩时m1＝3，Ⅳ类围岩时m1＝4；H为隧道高度。
[0011]作为一种优选方式，所述竖井包括竖井Ⅰ和竖井Ⅱ，多个奇数层所述储气单元通过竖井Ⅰ相连，多个偶数层所述储气单元通过竖井Ⅱ相连。
[0012]作为一种优选方式，所述竖向净距S1根据隧道围岩级别﹑储气压力﹑原始地层压力以及有限元及数值计算分析确定，使得相邻储气单元之间的岩体塑性区不贯通。
[0013]进一步的，所述间距S应满足：
[0014][0015]其中：m为S与B的比值，Ⅰ类围岩时m＝2，Ⅱ类围岩时m＝2.5，Ⅲ类围岩时m＝3，Ⅳ类围岩时m＝4；Pu为隧道整体抗抬破坏极限值，F为安全系数，一般不小于2.0，γ为计算面以上岩土平均容重，H为隧道埋深，n为该层储气单元内水平段的条数，S为相邻水平段之间的间距，B为隧道宽度，k＝ν/(1
‑
ν)为侧压系数，ν为岩体泊松比，φ为岩体内摩擦角，P
max
为储气隧道内最大储气压强，p
max
时隧道整体上抬力。
[0016]进一步的，所述折弯部为半圆形，所述半圆形的直径与间距S一致。
[0017]进一步的，所述竖井设置在所述储气单元的中心水平段中点处。
[0018]进一步的，所述水平段以及折弯部的截面形状为类椭圆形、圆形、马蹄形。
[0019]进一步的，所述密封层采用采用复合钢塑板或高分子树脂板。
[0020]作为一种优选方式，所述高分子树脂板为改性超高分子量聚乙烯、耐热聚乙烯或聚丁烯。
[0021]本专利技术的有益效果：通过设置地下储气隧道，便于选址修建的同时，由于地下储气隧道的截面一致且为规则弧面，便于敷设密封层，同时设置折弯部将多个间隔设置的水平段连接起来形成一个蛇形结构的储气单元，实现仅依靠一个竖井即可完成气体的输入输出，实现电力转换，节省施工多个竖井的成本；同时，由于该地下储气隧道为蛇形结构，相较于相同储气容量的长直储气隧道而言，其占地集中，在施工前所需勘探的范围更小，受场地及地质等制约因素少。
附图说明
[0022]图1为本专利技术单层地下储气隧道结构示意图；
[0023]图2为本专利技术一个储气单元的结构示意图；
[0024]图3为图1的正视图；
[0025]图4为本专利技术多层地下储气隧道结构示意图；
[0026]图5为本专利技术多层地下储气隧道设置一个竖井的结构示意图；
[0027]图6为本专利技术多层地下储气隧道设置两个竖井的结构示意图；
[0028]图7为本专利技术地下储气隧道的第一种截面示意图；
[0029]图8为本专利技术地下储气隧道的第二种截面示意图；
[0030]图9为本专利技术地下储气隧道的第三种截面示意图。
[0031]附图标记：1
‑
水平段；2
‑
折弯部；3
‑
竖井；31
‑
竖井Ⅰ；32
‑
竖井Ⅱ；4
‑
地平面；5
‑
表层
岩土；6
‑
岩土本体；7
‑
衬砌；8
‑
密封层。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0033]一种地下储气隧道，包括竖井3和储气单元，所述储气单元包括水平段1以及折弯部2，所述水平段1为多个且间隔设置在同一水平面内，每两个相邻的所述水平段1通过所述折弯部2首尾相连形成一个蛇形结构；
[0034]所述竖井3一端通至地面以上，另一端与所述储气单元垂直相连；
[0035]所述水平段1以及折弯部2内壁由外向内依次为岩土本体6、衬砌7和密封层8。
[0036]上述地下储气隧道为密闭式隧道，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下储气隧道，其特征在于：包括储气单元和竖井(3)，所述储气单元包括水平段(1)以及折弯部(2)，所述水平段(1)为多个且间隔设置在同一水平面内，每两个相邻的所述水平段(1)通过所述折弯部(2)首尾相连形成一个蛇形结构；所述竖井(3)一端通至地面以上，另一端与所述储气单元垂直相连；所述水平段(1)以及折弯部(2)内壁由外向内依次为岩土本体(6)、衬砌(7)和密封层(8)。2.如权利要求1所述的一种地下储气隧道，其特征在于：沿所述竖井(3)的竖直方向设置有多个所述储气单元，多个所述储气单元通过所述竖井(3)连通接成整体，每两层所述储气单元之间设有竖向净距S1，所述竖向净距S1应满足：S1≥m1H，其中m1为S1与H的比值，Ⅰ类围岩时m1＝2，Ⅱ类围岩时m1＝2.5，Ⅲ类围岩时m1＝3，Ⅳ类围岩时m1＝4；H为隧道高度。3.如权利要求2所述的一种地下储气隧道，其特征在于：所述竖井(3)包括竖井Ⅰ(31)和竖井Ⅱ(32)，奇数层所述储气单元通过竖井Ⅰ(31)相连，偶数层所述储气单元通过竖井Ⅱ(32)相连。4.如权利要求2所述的一种地下储气隧道，其特征在于：所述竖向净距S1根据隧道围岩级别﹑储气压力﹑原始地层压力以及有限元数值计算分析确定，使得相邻储气单元之间的岩体塑性区不贯通。5.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，李晔，李龙华，漆桧，甘立胜，梅攀，李辉，石继兵，黄鑫，
申请(专利权)人：四川电力设计咨询有限责任公司，
类型：发明
国别省市：