CN217816168U - 一种高压氢气地下储存结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢气存储技术领域，公开了一种高压氢气地下储存结构，包括注氢及排氢管道，检修兼排水管道，混凝土措施竖井，地表土壤层，地下岩层，岩层灌浆锚杆，集水管，钢筋混凝土浇筑层，密封金属内衬层，储氢内腔和集水井。本实用新型中，不仅仅可用于储存高压氢气，也可用于天然气、空气等各种压缩气体的储存；也可适用于其他液体、危险化学品存贮；通过在地下岩层中建造储气洞窟，使得气体恒温储存、防火、防爆、防雷电、更加安全可靠；储存在地下，地表占地面积小、节约土地、对环境影响甚微、维护费用低且使用寿命长，使得氢能源能更加安全和更容易大规模广泛应用。

Description

一种高压氢气地下储存结构

技术领域

本实用新型属于氢气存储技术领域，尤其涉及一种高压氢气地下储存结构。

背景技术

氢气，化学式为H₂，分子量为2，常温常压下，是一种极易燃烧的气体。无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知密度最小的气体，标况下密度为89g/m³，氢气的密度只有空气的1/14。氢气还原性较强，常作为还原剂参与化学反应。

据中国氢能联盟的预计，至2030年我国氢能产量将达到3750万吨，至2060年我国氢能产量将达到1.3亿吨，这么高的氢能产量需要高效方便的氢能储运方式。但氢气较难以储存，极其易燃易爆，爆破能量大，现有储氢都是采用高压或液态储存，安全性较差、耗能高、地面环境要求高，不满足大容量、高安全性储存氢气。现有露天氢气储罐存在被撞击、火灾、台风、地震、雷电、海啸等强烈自然灾害等因素破坏风险，罐体还极易受风吹雨淋氧化等外界的物理破坏，使用寿命短、维护成本高等问题。

由鉴于此，实用新型一种高压氢气地下储存结构是非常必要的。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种高压氢气地下储存结构，在高压充放氢气循环的复杂环境下，气密性好，储氢容量大，内部金属密封内衬的抗老化性能以及长期充放氢气性能更优良，同时其应用可简化施工工艺以及降低成本，可靠性极佳。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种高压氢气地下储存结构，包括注氢及排氢管道，检修兼排水管道，混凝土措施竖井，地表土壤层，地下岩层，岩层灌浆锚杆，集水管，钢筋混凝土浇筑层，密封金属内衬层，储氢内腔和集水井。

所述的储氢内腔安装在地下一定深度的岩层内；所述的注氢及排氢管道贯穿地表土壤层和地下岩层焊接在密封金属内衬层的上端；所述的检修兼排水管道通过混凝土措施竖井安装并贯穿储氢内腔到达集水井；所述的岩层灌浆锚杆通过混凝土措施竖井提供作业空间，进行钻孔灌浆安装，可附加预应力；所述的集水管浇筑在钢筋混凝土浇筑层的两侧侧；所述的钢筋混凝土浇筑层浇筑在密封金属内衬层及地下岩层之间；所述的集水井设置在储氢内腔的下部，同检修兼排水管道连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的岩层灌浆锚杆设置有多层多根；所述的岩层灌浆锚杆在储氢内腔上部岩层空间呈伞状布置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的钢筋混凝土浇筑层的厚度设置在三十厘米至一百五十厘米之间。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的密封金属内衬层的壁厚设置在三毫米至五十毫米之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

该高压氢气地下储存结构不仅仅可用于高压氢气，也可用于天然气、液化石油气、煤气、煤层气、氦气等等各种压缩气体的储存；也可适用于其他液体、危险化学品存贮；本实用新型的关键点是通过地下岩层中建造储气洞窟，使得气体恒温储存、防火、防爆、防雷电、抗静电、耐腐蚀、更加安全可靠，储存在地下，地表占地面积小、节约土地、对环境影响甚微、维护费用低且使用寿命长，使得氢能源能更加安全和大规模广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的俯视的结构示意图。

图中：

1、注氢及排氢管道；2、检修兼排水管道；3、混凝土措施竖井；4、地表土壤层；5、地下岩层；6、岩层灌浆锚杆；7、集水管；8、钢筋混凝土浇筑层；9、密封金属内衬层；10、储氢内腔；11、集水井。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种实施例一：

提供了一种高压氢气地下储存结构，包括注氢及排氢管道1，检修兼排水管道2，混凝土措施竖井3，地表土壤层4，地下岩层5，岩层灌浆锚杆6，集水管7，钢筋混凝土浇筑层8，密封金属内衬层9，储氢内腔10和集水井11；

所述的储氢内腔10安装在地下岩层5内；所述的注氢及排氢管道1贯穿地表土壤层4和地下岩层5螺栓连接在密封金属内衬层9的上端；所述的检修兼排水管道2通过混凝土措施竖井3安装，并贯穿储氢内腔10到达集水井11；所述的岩层灌浆锚杆6通过钻孔进行锚杆灌浆安装；所述的集水管7浇筑在钢筋混凝土浇筑层8的两侧；所述的密封金属内衬层9同钢筋混凝土浇筑层8一体浇筑。

首先，将混凝土措施竖井穿过地表土壤层进入地下岩层指定深度，然后在地下岩层中挖掘出岩洞并进行钢筋混凝土浇筑层和密封金属内衬的施工，形成高强度储氢内腔，在浇筑的钢筋混凝土浇筑层两侧设置集水管，岩层内承压水通过集水管导流至集水井，积水通过检修兼排水管道抽出到地面；

储氢内腔可通过检修兼排水管道进入，并进行维修维护；钢筋混凝土浇筑层内壁上安装密封金属内衬层，通过焊接形成完全密封的储氢内腔，通过注氢及排氢管道将高压氢气注入或者排出储氢内腔；在地下岩层中设置有多层多根岩层灌浆锚杆来加固地下岩层，使得储氢内腔受力性能优良，更科学合理地承受更大的载荷。所述的储氢内腔的水容积容量设置在5000立方至100000百立方之间。所述的储氢内腔的承压压力设置在1-10MPa。

工作原理

本实用新型在使用时，先进行混凝土措施竖井3的施工，混凝土竖井穿过地表土壤层4进入地下岩层5指定深度，然后在地下岩层5中挖掘出岩洞、集水井，并进行储氢内腔10的施工，储氢内腔10施工同时进行集水管7的安装，储氢内腔10施工完毕后进行注氢及排氢管道1、检修兼排水管道2的安装。安装完毕后开始进行混凝土措施竖井3的混凝土回填浇筑，达到岩层灌浆锚杆6的施工高度时进行锚杆施工，锚杆施工完毕后继续进行混凝土措施竖井3的混凝土回填浇筑。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压氢气地下储存结构，包括注氢及排氢管道(1)，检修兼排水管道(2)，混凝土措施竖井(3)，地表土壤层(4)，地下岩层(5)，岩层灌浆锚杆(6)，集水管(7)，钢筋混凝土浇筑层(8)，密封金属内衬层(9)，储氢内腔(10)和集水井(11)；其特征在于，所述的储氢内腔(10)安装在地下岩层(5)内，由密封金属内衬层(9)和钢筋混凝土浇筑层(8)构成；所述的注氢及排氢管道(1)通过混凝土措施竖井(3)进行安装，贯穿地表土壤层(4)和地下岩层(5)焊接在密封金属内衬层(9)的顶端；所述的检修兼排水管道(2)通过混凝土措施竖井(3)进行安装，并贯穿储氢内腔(10)到达集水井(11)；所述的岩层灌浆锚杆(6)通过灌浆料锚固在岩层中；所述的集水管(7)浇筑在钢筋混凝土浇筑层(8)的两侧，收集密封金属内衬层(9)同地下岩层(5)之间的承压水。

2.如权利要求1所述的高压氢气地下储存结构，其特征在于，所述的储氢内腔(10)顶端为半球结构或半椭球结构；在地下岩层(5)中将岩洞挖掘完成后，从底部开始浇筑钢筋混凝土浇筑层(8)，同时密封金属内衬层(9)附着在钢筋混凝土浇筑层(8)里侧一体浇筑；浇筑完成后，钢筋混凝土浇筑层(8)和密封金属内衬层(9)一起构成储氢内腔(10)。

3.如权利要求1所述的高压氢气地下储存结构，其特征在于，所述的密封金属内衬层(9)由金属板焊接而成，焊缝要进行射线和氦气检测。

4.如权利要求1所述的高压氢气地下储存结构，其特征在于，所述的岩层灌浆锚杆(6)设置有多层多根，呈伞状布置。

5.如权利要求1所述的高压氢气地下储存结构，其特征在于，所述混凝土措施竖井(3)为临时施工通道，直径2米到10米，施工完成后，混凝土措施竖井(3)回填混凝土进行填充浇筑。

6.如权利要求1所述的高压氢气地下储存结构，其特征在于，所述集水管(7)为塑料或金属管道，直径2厘米至20厘米，管道周围布满小孔；集水管(7)安装在密封金属内衬层(9)和钢筋混凝土浇筑层(8)结合部位，以及钢筋混凝土浇筑层(8)和地下岩层(5)结合部位，将结合部位的承压水导流至集水井(11)中。

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