[发明专利]一种适用于低温能源的地下储气库

说明书

本申请涉及一种适用于低温能源的地下储气库，包括：内壳和外壳；隔热层，设置在所述内壳和所述外壳之间；液氮循环装置，通过对液氮的循环与所述内壳进行换热以产出氮气；和冻结层，设置在所述外壳的外侧，液氮循环装置产出的氮气适于对冻结层进行降温。在节约能源的同时对液化天然气及外部环境同时进行降温，且内壳与冻结区的温度并不一致，通过地下储气库中的隔热层，极大地减少液化天然气与冻结区之间的换热。

技术领域

本申请涉及低温能源储存领域，具体地涉及一种适用于低温能源的地下储气库结构。

背景技术

液化天然气、液氢等能源的需求量正在全世界范围内增加，国家正常运转、战略需要及一些无法预料的不稳定因素都要求国家必须储存石油、天然气等能源。地面储存低温能源的钢罐虽然能够储存大量的低温能源，但其占地面积大，且安全性能不够，钢罐泄露轻则发生污染，重则发生毁灭性的爆炸，因此大规模的地面储存需要更多的土地及保证安全的措施。

与此相比低温能源地下储气库则具有地面存储无可比拟的优点，深埋于地的储气库远离火灾与爆炸的危险，而且在经济上当存储量超过2×10⁵m³，地下存储的建设、运营和维护成本要低于地面存储，且其费用随存储体积的增大而减少，且地下存储占地面积小。

实用新型专利CN20200820111588.8虽然公开了一种新型的液化天然气地下储气库，但该实用新型地下储气库的降温主要依靠液化天然气与周边环境进行换热，这在一定程度上增加了储气发生泄露的可能性，因为在换热过程难以避免的会造成低温能源的升温气化，从而增加储气库压力；且对于围岩并未采取任何加固措施，这直接导致液化天然气与周边环境进行换热时，导致围岩温度下降，对围岩进行破坏产生裂隙，最终导致渗漏的发生对地下储气库产生破坏。

发明内容

针对上述问题，本申请的目的是提供一种利用液氮循环进行降温的低温能源地下储气库，通过液氮的不断循环与低温能源进行换热从而使低温能源长期处于适宜保存的温度范围。还通过铺设绝热层，杜绝低温能源与周围环境的换热。另外，通过循环后无法再次低温液化的氮气与部分液氮，通过空预器、换热器气化后对围岩及周边环境进行降温，从而形成冻结区。本申请还提出一种加固围岩及防渗漏的方法，通过钢板与防水板紧密粘合后再通过锚栓固定在围岩上，实现对围岩的支护加固，并通过防水板起到防渗漏的作用。

为实现上述目的，本申请采取以下技术方案：

一种适用于低温能源的地下储气库，包括：

内壳和外壳；

隔热层，设置在内壳和外壳之间；

液氮循环装置，被配置为通过液氮的循环与内壳进行换热以产出氮气；和

冻结层，设置在外壳的外侧，液氮循环装置产出的氮气适于对冻结层进行降温。

液氮循环装置包括：

液氮循环换热管，设置在内壳和隔热层之间，用于与内壳进行换热；

液氮导流管，适于将液氮导入液氮循环换热管；

液化器，适于对从液氮循环换热管流出的氮气进行液化；和

氮气导流管，适于将无法液化的氮气导入冻结层。

液氮循环换热管均匀间隔地布置在内壳和隔热层之间。

液氮循环装置还包括：

换热器，适于将部分液氮气化后注入到氮气导流管；和

氮气喷头，适于将来自氮气导流管的氮气喷向冻结层。

冻结层包括：

从外壳的外侧顺序设置的防水层、钢板层和混凝土层。

钢板层包括：