[实用新型]一种集束式地下储氢井

说明书

本实用新型提供了一种集束式地下储氢井。所述集束式储氢井由稳固结构及储氢井结构组成，所述储氢井结构设置于废弃矿山竖井内，包括由外向内依次设置的水泥保护层、沥青砂胶缓冲层、钢衬层、储氢井；所述稳固结构由稳固板及扩大头锚杆组成，所述稳固板设置于储氢井顶部，并通过扩大头锚杆对结构进行加固稳定，同时设有放气通道及时排除泄露氢气。本实用新型利用衬砌层及储氢井组成双层复合结构，利用储氢井保证了良好的密闭性，同时又利用衬砌层保证结构的稳定性和安全性，既能解决废弃矿山资源闲置问题，又能实现氢气规模化、安全化储存，为氢能产业大面积推广应用提供了可能性。

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体来说涉及一种集束式地下储氢井。

背景技术

伴随我国工业化进程的深入,长期、大规模、高强度的矿产资源开发,使得我国诸多矿区已进入资源开发的衰退期，大量的矿井因矿产资源枯竭、不符合安全开采条件以及其他政策原因而被迫关闭报废，预计到2030年，我国废弃矿井将达到1.5万处。露天的废弃矿山竖井会导致矿井内集聚大量的地下水，矿山中的残留物质对水质造成污染，受污染水的渗入地表并相互流通，破坏周围整个水系。同时，废弃矿井内大量的碎石、松散矿渣裸露于地表，会造成严重的粉尘污染，对矿区周围生态系统和生物多样性产生不利影响。鉴于此，探索利用废弃矿山竖井进行地下储氢，其不仅可提高废弃矿山土地资源有效利用率，为关闭废弃矿山企业提供转型和可持续发展的战略路径，对资源枯竭型城市转型发展具有重要意义。还可利用地下温度、湿度等环境条件稳定,不受天气及人为因素的影响，解决地面储氢的安全、消防等问题，促进我国氢能储存业务快速发展。

发明内容

为了提高废弃矿山资源利用率，解决地面储氢的安全、消防等问题，本实用新型提出了一种利用废弃矿山竖井的集束式地下储氢井既能解决废弃矿山土地资源有效利用问题，又能构建高密度、规模化、低成本氢能储运体系。

为了解决上述技术问题，本实用新型一种集束式地下储氢井，所述集束式地下储氢井包括稳固结构和废弃矿山竖井内的地下储氢井结构，所述地下储氢井结构由外向内依次包括水泥保护层、沥青砂胶缓冲层、钢衬层和多个储氢井；多个储氢井以钢衬层轴线为轴心呈集束状通过隔板固定于钢衬层内部，且每个储氢井竖向置于矿山竖井内；所述稳固结构包括稳固板和扩大头锚杆，所述稳固板为钢筋混凝土结构，设置于废弃矿山竖井的井口，其面积大于废弃矿山竖井的截面面积，所述稳固板设有放气管道和输氢管道，所述放气管道与所述储氢井及钢衬层之间的空腔相通，所述输氢管道通过多个分支输氢管与每个储氢井连通；所述扩大头锚杆设有多个，分散设置在稳固板超出废弃矿山竖井井口的区域。

本实用新型较优的技术方案：多个扩大头锚杆以稳固板轴线为轴心呈圆周阵列通过锚具锚定于稳固板表面；每个扩大头锚杆由锚杆本体及扩大头锚固段组成，所述锚杆本体竖向设置，所述扩大头锚固段设置于锚杆本体下部，所述扩大头锚固段由撑杆、弹簧、滑动块、耳板及固定块构成，所述滑动块呈中空管状特征，其直径大于锚杆本体的直径，滑动块与锚杆本体间留有滑动间隙，滑动块可在锚杆上自由滑动；所述撑杆沿锚杆本体周向布置若干，所述撑杆由第一撑杆及第二撑杆组成，所述第一撑杆的上端与滑动块的耳板相铰接，所述第二撑杆的下端与锚杆的耳板相铰接，所述第一撑杆与第二撑杆铰接，所述弹簧沿锚杆本体均匀环绕设置多个，所述弹簧一端与滑动块相固定，另一端固定于锚杆固定块上。

本实用新型较优的技术方案：所述水泥保护层和钢衬层均为圆形，水泥保护层和紧贴矿山竖井内壁，所述沥青砂胶缓冲层设置于水泥保护层和钢衬层之间，且沥青砂胶缓冲层内壁通过环氧树脂胶层粘贴在钢衬层的外表面，所述钢衬层内设有氢气浓度检测器，每个氢气浓度检测器通过与外部的控制系统信用连接。

本实用新型较优的技术方案：所述钢衬层由多块内衬钢板构成，相邻两个所述内衬钢板之间焊接固定，相邻内衬钢板焊接处设置坡口，使得两块钢板坡口配合形成近似“X”形，在靠近水泥保护层结构侧的一面的坡口角度为40～50°，靠近储氢井结构侧相对的一面的坡口的角度为20～30°。