專利名稱：一種深嵌式鋼內襯結構高壓氣體儲存裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于氣體儲存技術 領域，涉及一種地下鋼內襯儲氣裝置，特別是一種深嵌式鋼內襯結構高壓氣體儲存裝置，用于 常溫條件下儲存高壓天然氣、高壓空氣、高壓二氧化碳氣及高壓氫氣等。
技術背景天然氣作為一種清潔能源用量越來越大，現有的市場處于供不應求的狀態，城市化進程和節能減排也促進天然氣消費的快速增長，長期以來，天然氣消費增長速度快，未來十年仍將保持同樣的增長速度，天然氣正逐步取代其他高污染能源，成為工業、城市生活和交通的清潔能源。天然氣消費的重心正在逐步從油氣田生產區向經濟發達地區轉移，未來幾年中國東南沿海、長三角及環渤海三大地區消費量將占全國總消費量50%以上，成為中國最大天然氣消費中心，而天然氣生產地與消費地不在同一個區域，距離遠并且受進口量和產能以及管道輸送能力等制約，國內天然氣整體上供不應求，供應緊張，大城市接連不斷出現氣荒。天然氣儲備可以實現調峰、應急供氣及穩定氣價，可實現天然氣供應安全平穩，因此，天然氣的儲備及其相關技術的研究顯得十分重要。目前，在世界范圍內儲氣方式只有加壓儲存，地上儲氣采用鋼制高壓圓筒形、球形貯罐和氣柜，圓筒形貯罐受承壓能力限制儲量小,球形貯罐和氣柜對材質和制造工藝要求很高，制造安裝費用較高且復雜；長輸管線末端及埋地高壓管束儲氣儲量小；地上儲氣的儲罐區與站外建筑物要求有一定的防火安全間距，圍墻外不能建其他建筑物，如果增加儲存能力只能通過增加儲罐個數來實現，需要有足夠的場地。而地下儲氣方式是利用枯竭的油氣田、含水多孔地層儲氣及鹽礦層建造儲氣庫儲氣，只有在有適宜地質構造的地方可以采用，而利用已枯竭的油田和氣田建地下儲氣庫，需掌握儲氣庫地層的孔隙度、滲透率、有無水浸現象、構造形狀大小、油氣巖層厚度、有關井身和井結構的準確數據及地層和鄰近地層隔絕的可靠性等；利用含水多孔地層建儲氣庫，要求其由含水沙層及不透水層組成，且一般含水沙層在400 700米才經濟可行；利用鹽穴及鹽礦層建造儲氣庫，需要將鹽層溶化抽走后形成的空穴來儲存天然氣。從現有技術看，目前的三種儲氣形式均需要大量墊底氣(在儲庫內持續保留或作為工作氣和水之間的緩沖墊層的氣體)，且會有少量墊底氣擴散，每年必須補充一部分墊底氣，約為工作氣(在儲存周期內儲進和重新排出的氣體)量的6%、運行成本高、占地面積大(井場、排水井和注采站等需要大面積征地)。
發明內容本實用新型的發明目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種深嵌于地下的鋼內襯結構的儲存高壓氣體裝置，實現天然氣、空氣、二氧化碳氣及氫氣等高壓氣體在常溫條件下的大規模儲存，起到季節調峰作用，同時，當輸氣干線發生突發性重大自然災害或管道泄漏等事故造成短時間供氣中斷時，還可兼作應急后備氣源，提高供氣的安全可靠性；高壓氣體密封在儲存裝置內腔中及管道內，不會對地下水產生污染；通過增加鋼內襯儲存高壓氣體裝置的數量來實現擴大儲氣能力；占地量少，地上豎井口占地在該裝置上部的地平面集中處或山頂上，很少占用平整土地。為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括排水管道、施工通道、鋼內襯、基體、外護體、豎井、進出氣管道和閥門；圓柱筒式結構的鋼內襯筒體由鋼板焊接構成內空的圓筒，圓筒豎立方向的上下端口處分別密封焊接有半圓球狀的上封頭和下封頭，構成完全密封式結構的鋼內襯；鋼內襯的頂端封頭上外通式焊接兩根平行的進出氣管道，進出氣管道的出口端處焊接安裝閥門；進出氣管道焊接固定在豎井內；鋼內襯的周側等間距外包式固定制有外護體，外護體為浙青或網狀鋼筋混凝土結構，具有防護、穩固和支撐鋼內襯的功效；鋼內襯的筒體底部距離下封頭對接焊縫上部O. 5米處挖制有施工巷道，在施工巷道底部安裝有外輸排水管道，通過施工巷道制備鋼內襯和外護體。本實用新型的外部設置有支撐結構、排水結構、中間滑動防腐填充結構及鋼內襯密封防潮結構；外部支撐結構包括自然基體或填埋層；排水結構包括上、下及周邊集水管 和外輸總集管；中間滑動防腐填充結構包括浙青鋼筋混凝土 ；鋼內襯密封防潮結構包括焊接固定在鋼內襯殼體上的排水管道和進出氣管道。本實用新型的實現通過施工巷道人工挖掘出一個與裝置相對稱的深嵌式基體，基體頂到地平面的覆蓋層為50 130米，基體的結構為直立的圓柱體形狀，直徑40 50米，高度50 60米，基體上部為直徑40 50米的半園球形拱頂，基體下部為直徑40 50米半橢圓球形拱頂；基體的高抗壓性支撐鋼內襯，作為承壓單元的基體承載著鋼內襯傳遞的壓力；排水結構是固定在基體上改善排水系統和基體之間的水力聯系，減少混凝土層與基體表面的互鎖；當鋼內襯內氣體壓力降低時，排水結構使鋼內襯承受的外部水壓力降低，避免鋼內襯失穩變形，排水結構在運行期間間接地監測鋼內襯的氣密性；位于鋼內襯和基體中間的混凝土層結構的外護體將鋼內襯內高壓氣體的壓力傳遞到基體上，均衡地分散變形，同時為鋼內襯提供平整的支撐保護；外護體內設有的鋼筋網分散切向應變，使混凝土層的外護體不產生過大裂紋；低強度滲水混凝土保護排水結構，改善排水結構和基體之間的水力聯系，減少混凝土層結構的外護體與基體表面的互鎖；鋼內襯和混凝土層結構的外護體之間制有中間滑動防腐填充結構，填充材料為浙青，以減少摩擦及為鋼質的鋼內襯提供防腐保護。本實用新型在基體內制作的鋼內襯的殼體材料為低碳鋼鋼板；鋼內襯通過豎井內的進出氣管道與基體頂部地面相連通；鋼內襯為直徑40 50米，高度50 60米的直立圓柱殼體，頂部的上封頭是直徑40 50米的半球形拱頂殼，下部的下封頭是直徑40 50米半橢圓球形拱頂殼，儲存氣體壓力為15 30 MPa ;鋼內襯的儲氣量為5000 10000萬m3 ；鋼內襯通過安裝在豎井內的進出氣管道和地面上的設施相連通，實現對儲氣狀態的控制。本實用新型與現有技術相比，其總體結構簡單，安裝施工工藝成熟，使用安全可靠，占用耕地面積小，保護性能好，管理運行成本低，適應范圍廣；安全性遠高于地面設施，工藝流程簡單、操作發生事故的可能性小，戰爭及恐怖分子襲擊難，人為破壞性??；使用年限長；儲存壓力可高達15-30MPa ;墊氣量小，采儲比高；整體維護成本低、環境效果及經濟效益好。

[0010]圖I為本實用新型的主體結構原理示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。實施例本實施例的主體結構包括排水管道I、施工通道2、鋼內襯3、外護體4、基體5、豎井6、進出氣管道7、閥門8 ;圓柱筒式結 構的鋼內襯3筒體由鋼板焊接構成內空的圓筒，圓筒豎立方向的上下端口處分別密封焊接有半圓球狀的上封頭和下封頭，構成完全密封式結構的鋼質內襯體；鋼內襯3的頂端封頭上外延式平行只有兩根進出氣管道7，進出氣管道7的出口端處制有閥門8 ;進出氣管道7焊接固定在豎井6上；鋼內襯3的周側等間距外包式固定制有外護體5，外護體5為網狀鋼筋混凝土結構或全鋼質結構，具有穩固和支撐鋼內襯3的功效；鋼內襯3的底部距離下封頭焊縫上部O. 5米處挖制有施工巷道2，在施工巷道2底部安裝有外輸排水管道1，通過施工巷道2制備鋼內襯3和外護體5。本實施例在基體4內制作的鋼內襯3的殼體材料為低碳鋼鋼板；鋼內襯3通過豎井6內的管道7與基體4頂部地面相連；鋼內襯3為直徑40 50米，高度50 60米的直立圓柱殼體，頂部分的上封頭是直徑40 50米的半圓球形拱頂殼，下部分的下封頭是直徑40 50米半橢圓形球體殼，儲存氣體壓力為15 30 MPa ;鋼內襯3的儲氣量為5000 10000萬m3 ;鋼內襯3通過垂直安裝在豎井6內的進出氣管道7和地面上的設施相連，實現對儲氣狀態的控制。本實施例的實現通過施工巷道人工挖掘出一個與裝置相對稱的深嵌式基體，基體頂到地平面的覆蓋層為50 130米，基體的結構為直立的圓柱體形狀，直徑40 50米，高度50 60米，基體上部為直徑40 50米的半園球形拱頂，基體下部為直徑40 50米半橢圓球形拱頂；基體的高抗壓性支撐鋼內襯，作為承壓單元的基體承載著鋼內襯傳遞的壓力；排水結構是固定在基體上改善排水系統和基體之間的水力聯系，減少混凝土層與基體表面的互鎖；當鋼內襯內氣體壓力降低時，排水結構使鋼內襯承受的外部水壓力降低，避免鋼內襯失穩變形，排水結構在運行期間間接地監測鋼內襯的氣密性；位于鋼內襯和基體中間的混凝土層結構的外護體將鋼內襯內高壓氣體的壓力傳遞到基體上，均衡地分散變形，同時為鋼內襯提供平整的支撐保護；外護體內設有的鋼筋網分散切向應變，使混凝土層的外護體不產生過大裂紋；低強度滲水混凝土保護排水結構，改善排水結構和基體之間的水力聯系，減少混凝土層結構的外護體與基體表面的互鎖；鋼內襯和混凝土層結構的外護體之間制有中間滑動防腐填充結構，填充材料為浙青，以減少摩擦及為鋼質的鋼內襯提供防腐保護。
權利要求1.一種深嵌式鋼內襯結構高壓氣體儲存裝置，其特征在于主體結構包括排水管道、施工通道、 鋼內襯、基體、外護體、豎井、進出氣管道和閥門；圓柱筒式結構的鋼內襯筒體由鋼板焊接構成內空的圓筒，圓筒豎立方向的上下端口處分別密封焊接有半圓球狀的上封頭和下封頭構成密封式結構的鋼內襯；鋼內襯的上封頭外通式焊接兩根平行的進出氣管道，進出氣管道的出口端處焊接安裝閥門；進出氣管道焊接固定在豎井內；鋼內襯的周側等間距外包式固定制有外護體，外護體為浙青或網狀鋼筋混凝土結構；鋼內襯的筒體底部距離下封頭對接焊縫上部O. 5米處挖制有施工通道，在施工通道底部安裝有外輸的排水管道。
專利摘要本實用新型屬于氣體儲存技術領域，涉及一種深嵌式鋼內襯結構高壓氣體儲存裝置，鋼內襯筒體由鋼板焊接構成內空的圓筒，圓筒豎立方向的上下端口處分別密封焊接有半圓球狀的上封頭和下封頭，構成完全密封式結構的鋼內襯；鋼內襯的頂端封頭上外通式焊接兩根平行的進出氣管道，進出氣管道的出口端處焊接安裝閥門；進出氣管道焊接固定在豎井內；鋼內襯的周側等間距外包式固定制有外護體，外護體為瀝青或網狀鋼筋混凝土結構；鋼內襯的筒體底部距離下封頭對接焊縫上部0.5米處挖制有施工通道，在施工通道底部安裝有外輸排水管道；其結構簡單，安裝工藝成熟，安全可靠，占用耕地面積小，保護性能好，運行成本低，適應范圍廣。
文檔編號F17C1/04GK202580593SQ20122022024
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月16日 優先權日2012年5月16日
發明者王金昌, 楊森, 于連興, 李俊彥, 彭振華 申請人:海工英派爾工程有限公司