NO330723B1 - Anlegg for lagring av gass under trykk - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører et anlegg for lagring av gass under trykk. Det nevnte anlegget omfatter minst ett basseng (4) fylt med en væske (5), én eller flere trykktanker (1) i det nevnte bassenget for å lagre den nevnte gassen, inkludert sammenkoblingsrør og koblinger (2) til et nettverk for gasstilførsel og gassuttømming, et forankringssystem (3) for å understøtte de nevnte tankene, et deksel med en skrå flate på undersiden (6) som skal dekke det nevnte bassenget og vil lede eventuell gass fra en lekkasje som oppstår i det nevnte bassenget henimot og gjennom et luftehull (7), og minst ett gassdeteksjonsutstyr (9) i det nevnte luftehullet. Anlegget egner seg spesielt godt for å lagre komprimert gassformig hydrogen og det kan kobles til et etterfyllingssystem for hydrogendrivstoff.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et anlegg for å lagre gass under trykk. Anlegget egner seg spesielt for å lagre komprimert gassformig hydrogen og kan kobles til et etterfyllingssystem for hydrogendrivstoff. Oppfinnelsen kan også brukes til andre gasser som for eksempel hydrokarbonforbindelser som til vanlig lagres for industriformål, for opptanking av kjøretøy eller til oppvarming.

Gassformig hydrogen lagres vanligvis i sylindriske trykktanker av forskjellig størrelse. Disse sylinderne er enten laget av stål eller består av kompositt-materialer som omfatter en gasstett foring (gjerne metall eller plast) og et fibrøst hylster. En lagringsinstallasjon består gjerne av flere individuelle tanker som er koblet sammen med gassrør (rør både for tilførsel og uttømming av gass). Tankene blir gjerne arrangert i rektangelmønster og står på en metallramme som holder dem i stilling i forhold til hverandre og understøtter hele bunten eller stabelen av tanker. Aksene til tankene er orientert enten vannrett (i én eller flere stabler) eller loddrett (i én eller flere bunter).

En lagringsinstallasjon befinner seg gjerne utendørs på eller over bakkenivå, noen ganger innelukket i en lett stålkonstruksjon eller i en mer solid betong-konstruksjon. Alternativt kan installasjonen graves ned i jorda under bakkenivå slik at man får bedre beskyttelse mot ytre påvirkninger som for eksempel stråling fra branner i nærheten eller skade på grunn av eksplosjoner. Dette alternativet er lite brukt siden det gjør inspeksjon av tankene og rørene som kobler dem sammen svært vanskelig og krever dyre tiltak mot korrosjon, for eksempel overtrekking av den utvendige tankoverflaten og/eller installasjon av en offeranode for katodisk beskyttelse.

For å overvinne disse vanskelighetene i forbindelse med inspeksjon av nedgravde tanker uten å tape sikkerhetsegenskapene, ble det foreslått et system for lagring av flytende eller gassformige hydrokarbonforbindelser i NL-C-1001796. Tankene er nedsenket i et basseng fylt med en væske, for eksempel vann. Tankene beskyttes dermed mot ytre påvirkninger som for eksempel brann og eksplosjoner, mens de lett kan inspiseres ved å senke vannstanden i bassenget. Eventuelt kan toppen av bassenget dekkes med tre-, stål- eller betongelementer.

Imidlertid gjør det nevnte systemet det vanskelig å oppdage gasslekkasjer. Det nevnte systemet lar gasslekkasjer trenge ukontrollert ut gjennom toppen av bassenget og utgjør dermed en iboende risiko for uoppdagede eksplosive gassblandinger.

Foreliggende oppfinnelse prøver å frembringe et anlegg for lagring av gass under trykk som gjør det mulig å oppdage svært små gasslekkasjer tidlig, noe som gjør sikkerheten til anlegget bedre enn ved det underjordiske lagringssystemet som er beskrevet ovenfor, som krever mindre plass enn en konvensjonell installasjon siden det meste av dekselarealet kan brukes til andre formål, og som vil gi gassen en jevnere lagringstemperatur.

I henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås disse målene i et anlegg for lagring av gass under trykk, som omfatter

minst ett basseng 4 fylt med en væske 5,

én eller flere trykktanker 1 anordnet i bassenget for å lagre den nevnte gassen, inkludert sammenkoblingsrør og koblinger 2 til et nettverk for gasstilførsel og gassuttømming,

et forankringssystem 3 for å understøtte trykktankene,

kjennetegnet ved

et deksel med en skrå flate på undersiden 6 som dekker bassenget og vil lede eventuell gass fra en lekkasje som oppstår i bassenget henimot og gjennom et luftehull 7,

og minst ett gassdeteksjonsutstyr 9 anordnet i luftehullet.

Et anlegg i samsvar med foreliggende oppfinnelse har flere fordeler.

Anlegget består av et væskefylt basseng i likhet med systemet som beskrives i NL-C-1001796, men med en spesiell utforming av deksel og luftehull som gjør det mulig å oppdage svært små gasslekkasjer raskt og hindrer oppsamling av gass og forbedrer sikkerheten i systemet ved utestengelse av luft, skjerming mot ytre påvirkninger (varme, støt) og horisontal eksplosjonskapsling.

Anlegget i henhold til foreliggende oppfinnelse gir en sikker og enkel måte å oppdage gasslekkasjer på ved å lede all gass som slipper ut fra tankene og sammenkoblingsrørene til ett eneste luftehull.

Å oppdage lekkasjer, spesielt i forbindelse med udekkede utendørs-installasjoner, er en viktig utfordring, siden gass fra små lekkasjer fort tynnes ut og er vanskelig å finne. Visuell observasjon av nedsenkede tanker, f.eks. med videokamera, gjør det lettere å lokalisere også meget små lekkasjer. Andre kjente underjordiske installasjoner vil la gasslekkasjer trenge ukontrollert gjennom toppen av bassenget slik at de utgjør en fare i seg selv og gjør det vanskeligere å oppdage lekkasjer.

Siden hele det underjordiske volumet i anlegget i henhold til foreliggende oppfinnelse er fylt med væske, skjer kontakt med unnslippende brennbar gass og luft bare i et forhåndsdefinert lufteområde utstyrt med gassdetektor. Dette vil i høy grad redusere faren for uoppdagede eksplosive gassblandinger, som kan opptre i alle andre kjente systemer.

Anlegget beskytter lagringstankene og gassrørene effektivt mot ytre påvirkning, som for eksempel stråling fra en brann i nærheten, støt fra eksplosjoner i omgivelsene og kollisjon med kjøretøy.

Ved eksplosjon eller akselerasjon av gassholdig utstyr som følge av skyvkraften fra en stor lekkasje, vil skadene på bygninger i nærheten, utstyr og mennesker reduseres i høy grad sammenlignet med en installasjon over bakken, siden vannrette støt undertrykkes av bassengveggene og jordmassene omkring dem. Arealet som kreves for et gitt lagringsvolum av gass reduseres betydelig sammenlignet med installasjoner over bakken. Luftehullet dekker bare en liten andel av arealet til bassengdekselet, mens resten av arealet kan brukes til andre formål. Dette vil tillate installasjon av gassystemer (f.eks. for etterfylling av drivstoff til kjøretøy) også i tett befolkede byområder med begrenset plass. For etterfylling av drivstoff til kjøretøy gir det foreslåtte systemet den fordelen at temperaturen blir jevnere og mindre avhengig av forholdene i omgivelsene. Dette vil gi en bedre definert og sikrere etterfyllingsprosess. I tillegg kan det brukes en ekstern varmeveksler til å kontrollere temperaturen i basseng-væsken, og denne kan så brukes til å senke gasstemperaturen effektivt slik at etterfyllingen kan gå raskere.

Foreliggende oppfinnelse beskrives nedenfor med eksempler og med henvisning til de medfølgende figurene hvor: Fig. 1 er en plantegning som illustrerer et anlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse for sikker lagring av gassformig hydrogen eller en annen gass under bakkenivå. Fig. 2 er en plantegning som illustrerer et anlegg i henhold til foreliggende

oppfinnelse med sentralt luftehull.

Fig. 3 er en plantegning som illustrerer et anlegg i henhold til foreliggende

oppfinnelse med fjerntliggende luftehull.

Fig. 4 er en plantegning som illustrerer et anlegg i henhold til foreliggende oppfinnelse med flere bassenger og et felles luftehull. Figurene illustrerer en hydrogengass lagret i én eller flere trykktanker 1 med sammenkoblingsrør 2, som understøttes av et forankringssystem 3. Trykktank-arrangementet (lagringsinstallasjonen) befinner seg i et basseng 4 som ligger helt eller delvis under bakkenivå. Bassenget er fylt med en væske 5 (f.eks. vann) slik at alle tankene er fullstendig nedsenket i nevnte væske og luften er helt fortrengt fra det underjordiske rommet mens den store forskjellen i tetthet mellom væsken og gassen fremmer en gravitasjonsbetinget vertikal transport av gass.

Bassenget er dekket av et deksel med en skrå flate på undersiden 6, som vil lede eventuell gass som lekker ut i bassenget mot et luftehull 7. Spalten mellom de loddrette bassengveggene og dekselet er fortrinnsvis vann- og gasstett for å sikre at vannstanden alltid er over bakkenivå uten at det spilles vann.

Fortrinnsvis produseres dekselet til bassenget som et eget element, som kan tas av bassenget for å forenkle vedlikeholdsarbeidet i bassenget eller gjøre det mulig å bytte ut eller installere flere trykktanker. Dekselet og tetningen mellom det skrå dekselet og veggene må være vann- og gasstette for å opprettholde det hydrostatiske trykket i væsken og sikre at potensielt unnslippende gass overføres til luftehullområdet uten å trenge ukontrollert gjennom tetningen.

Helningen til dekselet (taket) 8 på luftehullet 7 må være så liten som mulig for å redusere den totale høyden av undergrunnsinstallasjonen men bratt nok til å unngå oppsamling av gass i bassenget. Store basseng kan kreve en tosidig skråning for å lede gass fra hele tverrsnittet av bassenget til ett eneste luftehull. Luftehullet kan plasseres nær den ene enden eller det ene hjørnet av bassenget som vist på Fig. 1, sentralt som vist på Fig. 2 eller fjernt fra bassenget som vist på Fig. 3. Eventuelt kan flere individuelle bassenger kobles sammen med et felles luftehull som vist på Fig. 4.

Bassenget dannes ved å sette et vanntett gulv sammen med et antall vanntette vegger for å holde væsken på plass. Væskenivået i bassenget kontrolleres med en kombinasjon av et rør for væsketilførsel og et utløp for uttømming som fortrinnsvis befinner seg på det laveste punktet av bassenggulvet. Ved å installere en ytre løkke for sirkulering av væske som trekker væsken ut og returnerer den ved hjelp av en pumpe, kan det oppnås ytterligere temperaturkontroll eller behandling eller rensing av væsken.

Alle gassrør og ventiler 2 befinner seg fortrinnsvis under luftehullet 7 for å redusere risikoen for en lekkasje langt fra lufteområdet til et minimum og gjøre det lettere å inspisere. Trykktankene og rørene som befinner seg i bassenget kan inspiseres ved fjernkontrollerte videokameraer. Grundigere inspeksjon og vedlikeholdsarbeid kan utføres ved å tappe ut væsken fra bassenget. Man kan komme inn i bassenget gjennom lufteområdet eller et spesialutformet mannhull. Alternativt kan inspeksjonen gjøres med dykkerutstyr slik at man unngår å tappe ut væsken.

Luftehullet er dekket av et lett tak 8 for å beskytte systemet mot gjenstander (f.eks. løv) og regn mens det samtidig sikrer at gassen unnslipper fra bassenget uten å samle seg under dekselet.

På grunn av den lukkede utformingen av bassenget, formen på dekselet og nærværet av væsken vil all unnslippende gass fra en lekkasje i tankene eller sammenkoblingsrørene bli ledet mot et eneste utløp hvor det vil bli forholdsvis enkelt å oppdage selv små gassmengder. Det kan plasseres gassdeteksjonsutstyr 9 over eller under væskeflaten og mye forskjellig gassdeteksjonsutstyr kan brukes, blant annet optiske eller akustiske boblefølere.

Hovedfunksjonen til det skrå dekselet og luftehullsystemet er å samle opp og lede unnslippende gass (hydrogen) fra en potensiell lekkasje til et sikkert sted for å beskytte omgivelsene. Hovedfordelene er at ved å samle opp unnslippende gass på et enkelt punkt (eller noen få punkter), kan selv små lekkasjer oppdages på et tidlig stadium uavhengig av hvor de finner sted og man kan treffe beskyttelsestiltak. Ved å fylle hele det underjordiske området med væske og gi gassboblene (hydrogenboblene) fri bane til luftehullet, kan man fullstendig unngå oppsamling av gasslommer (= oppsamling av gass under overflaten). Utformingen tillater også avbrenning av større lekkasjer hvis nødvendig. Dette skulle normalt ikke være nødvendig, siden f.eks. hydrogen som slipper ut i atmosfæren under de fleste omstendigheter vil stige raskt til en sikker høyde på grunn av sin lave tetthet og fortynnes med luft der oppe.

Claims (11)

1. Anlegg for lagring av gass under trykk, som omfatter minst ett basseng (4) fylt med en væske (5), én eller flere trykktanker (1) anordnet i bassenget for å lagre den nevnte gassen, inkludert sammenkoblingsrør og koblinger (2) til et nettverk for gasstilførsel og gassuttømming, et forankringssystem (3) for å understøtte trykktankene,karakterisert ved et deksel med en skrå flate på undersiden (6) som dekker bassenget og vil lede eventuell gass fra en lekkasje som oppstår i bassenget henimot og gjennom et luftehull (7), og minst ett gassdeteksjonsutstyr (9) anordnet i luftehullet.

2. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat dekselet er et eget element som kan tas av bassenget for lettere å kunne utføre vedlikehold, skifte ut eller installere ekstra tanker i bassenget.

3. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat bassenget er fylt med væsken på en slik måte at trykktankene er helt nedsenket i væsken og at luften er helt fortrengt fra bassenget.

4. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat bassenget befinner seg delvis eller helt under bakkenivå.

5. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat væsken er vann.

6. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat luftehullet befinner seg nær den ene enden eller hjørnet av dekselet.

7. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat luftehullet befinner seg fjernt fra dekselet.

8. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat luftehullet befinner seg sentralt på dekselet.

9. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat mange individuelle bassenger er koblet sammen med et felles luftehull.

10. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat sammenkoblingsrørene og koblingene befinner seg nedenfor det nevnte luftehullet.

11. Anlegg i henhold til krav 1, karakterisert vedat luftehullet er dekket av et lett deksel (8).