CN114961856A - 一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法，其包括1)选择矿井内相互连通的永久性巷道作为储气库，在储气库内设置注气口和排水口，在地面设置储气站、气体压缩机、透平和发电机；2)采用封堵的方式使储气库与矿井内其它空间隔离；3)矿井进行自然淹井，使储气库和储气库以外的空间构成连通器结构；4)在用电低谷期，利用电网电能驱动气体压缩机向储气库内注气；在用电高峰期，将储气库内高压气体放入储气站，储气站排出高压气体驱动透平带动发电机发电。本发明形成的具有连通器结构特点的储气库，在发电过程中储气库内气压较为稳定，提高发电效率，且储气库内的气体能被外部空间流入的水全部压出用于发电，能产生更多的电能。

Description

一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法

技术领域

本发明涉及压缩空气储能领域，特别涉及一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法。

背景技术

随着科技的进步，高峰期电网负荷过重的问题日益突出，而压气蓄能电站是电网调峰的重要手段之一。目前主要使用抽水蓄能，飞轮蓄能，蓄热器蓄能、压气蓄能以及电池蓄能等几种方法进行蓄能，压气蓄能因其动态响应快、经济性能高、环境污染小和取点较为容易等优点，受到大规模的推广。

专利号为CN109356650B的专利公开了一种利用煤矿井下巷道进行压缩空气储能的方法，使用柔性储气袋进行压缩空气的存储和调用，虽然保证了储存空间的密封性，但是地下地形复杂多变，表面凹凸不平，储气袋容易造成变形或破坏，并且对空间利用也较低；专利号为CN1707098A的专利公开了一种利用废弃矿井的压缩空气蓄能发电站，由废弃矿井的井口进行耐压封闭后形成的洞室作为压缩空气贮存洞室，虽然利用了废弃煤矿，但洞室的衬砌需承受较大的压力差，且容易受到地层的扰动，安全性不高。且存入矿井内的气体不能完全排出用于发电，对气体的利用率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法，以解决利用废弃煤矿进行压气蓄能的技术问题，并解决现有技术中的利用废弃煤矿存储压缩气体存在的储存空间安全性低、存储空间密封性要求高和存入的气体利用率低等问题。

本发明利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法包括以下步骤：

利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)选择矿井内相互连通的永久性巷道作为储气库，所述永久性巷道包括运输大巷、回风大巷以及运输大巷和回风大巷的联络巷，在储气库的最高处设置注气口，在储气库的最低处设置排水口，并在排水口位置设置向储气库外排水的排水管道；

在地面设置储气站、用于将储气站内气体注入储气库的气体压缩机、透平和发电机，气体压缩机的出气口和储气库的注气口通过输气管道连接，所述输气管道还与储气站连接，透平的进气口与储气站连接，透平的动力输出轴与发电机连接；

所述排水管道位于储气库外的一端的端口高于注气口；

2)采用封堵的方式使储气库与矿井内其它空间隔离，以保证储气库的密闭性；

3)矿井进行自然淹井，使储气库和储气库外地下空间的水位上升一定的高度，从而使储气库和储气库外地下空间构成连通器结构；

4)在用电低谷期，利用电网的电能驱动气体压缩机向储气库内注气，注气过程中储气库内的水被注入的气体压入储气库外地下空间；

在用电高峰期，将储气库内的高压气体放入储气站，储气站排出高压气体驱动透平带动发电机发电，发电过程中储气库外地下空间内的水经排水管道流入储气库以驱动气体流入储气站。

本发明的有益效果：

1、与传统的压气蓄能相比，本发明形成的具有连通器结构特点的储气库，储气库气压与储气库外部空间的水头压力相等，在发电过程中，储气库外部空间的水流入储气库内，由于储气库外部空间大，发电过程中外部空间水位变化小，因此能够让储气库内气压较为稳定，进而能提高发电效率。

2、与传统的压气蓄能相比，例如利用盐穴储气的压气蓄能、地面固定管道式的压气蓄能，在发电过程中本发明中储气库内的气体能被外部空间流入的水全部压出用于发电，因此可让发电机组具有更大的装机容量和更长的发电工作时间，能产生更多的电能。

3、与传统的压气蓄能相比，本发明通过将运输大巷、回风大巷、联络巷道、井底车场等永久巷道改造为储气库，并利用淹井的方式使储气库内的缝隙中充满了水，在向储气库内注气时高压气体使缝隙内的水不能流出，从而提高了储气库的密封性。由于是利用淹井方式让储气库自然的形成良好的密封性，因此在将运输大巷、回风大巷、联络巷道、井底车场灯改造为储气库时不需要复杂的措施来保证储气库的密闭性，储气库的建设改造成本相对较低

4、与传统的压气蓄能相比，本发明中的用于储气的运输大巷、回风大巷、联络巷道、井底车场等永久巷道安全性更高，不容易收到扰动，使用寿命长。

附图说明

图1为注气站、注水站和排水管道的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本实施例利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法包括以下步骤：

1)选择矿井内相互连通的永久性巷道作为储气库，所述永久性巷道包括运输大巷1、回风大巷2以及运输大巷和回风大巷的联络巷3，在储气库的最高处设置注气口4，在储气库的最低处设置排水口5，并在排水口位置设置向储气库外排水的排水管道6。当然在不同实施例中，还可根据需要将矿井内的井底车场、高瓦斯矿井中的瓦斯尾巷以及永久性硐室作为储气库的一部分。

在地面设置储气站7、用于将储气站内气体注入储气库的气体压缩机8、透平9和发电机10，气体压缩机的进气口与储气站连接，气体压缩机的出气口和储气库的注气口通过输气管道11连接，所述输气管道还与储气站连接，透平的进气口与储气站连接，透平的动力输出轴与发电机连接。

所述排水管道位于储气库外的一端的端口高于注气口。

2)采用封堵的方式使储气库与矿井内其它空间隔离，以保证储气库的密闭性。

3)矿井进行自然淹井，使储气库和储气库外地下空间的水位上升一定的高度，从而使储气库和储气库外地下空间构成连通器结构。

4)在用电低谷期，利用电网的电能驱动气体压缩机向储气库内注气，注气过程中储气库内的水被注入的气体压入储气库外地下空间；

在用电高峰期，将储气库内的高压气体放入储气站，储气站排出高压气体驱动透平带动发电机发电，以向电网供给电能，发电过程中储气库外地下空间内的水经排水管道流入储气库以驱动气体流入储气站。

与传统的压气蓄能相比，本实施例中形成的具有连通器结构特点的储气库，储气库气压与储气库外部空间的水头压力相等，在发电过程中，储气库外部空间的水流入储气库内，由于储气库外部空间大，发电过程中外部空间水位变化小，因此能够让储气库内气压较为稳定，进而能提高发电效率。

与传统的压气蓄能相比，例如利用盐穴储气的压气蓄能、地面固定管道式的压气蓄能，在发电过程中本实施例中储气库内的气体能被外部空间流入的水全部压出用于发电，因此可让发电机组具有更大的装机容量和更长的发电工作时间，能产生更多的电能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种利用废弃淹井煤矿进行水封压气蓄能的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)选择矿井内相互连通的永久性巷道作为储气库，所述永久性巷道包括运输大巷、回风大巷以及运输大巷和回风大巷的联络巷，在储气库的最高处设置注气口，在储气库的最低处设置排水口，并在排水口位置设置向储气库外排水的排水管道；

在地面设置储气站、用于将储气站内气体注入储气库的气体压缩机、透平和发电机，气体压缩机的进气口与储气站连接，气体压缩机的出气口和储气库的注气口通过输气管道连接，所述输气管道还与储气站连接，透平的进气口与储气站连接，透平的动力输出轴与发电机连接；

所述排水管道位于储气库外的一端的端口高于注气口；

2)采用封堵的方式使储气库与矿井内其它空间隔离，以保证储气库的密闭性；

3)矿井进行自然淹井，使储气库和储气库外地下空间的水位上升一定的高度，从而使储气库和储气库外地下空间构成连通器结构；

4)在用电低谷期，利用电网的电能驱动气体压缩机向储气库内注气，注气过程中储气库内的水被注入的气体压入储气库外地下空间；

在用电高峰期，将储气库内的高压气体放入储气站，储气站排出高压气体驱动透平带动发电机发电，发电过程中储气库外地下空间内的水经排水管道流入储气库以驱动气体流入储气站。

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