RU2634765C1 - System for cooling and freezing soil - Google Patents
System for cooling and freezing soil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634765C1 RU2634765C1 RU2016137039A RU2016137039A RU2634765C1 RU 2634765 C1 RU2634765 C1 RU 2634765C1 RU 2016137039 A RU2016137039 A RU 2016137039A RU 2016137039 A RU2016137039 A RU 2016137039A RU 2634765 C1 RU2634765 C1 RU 2634765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryopegs
- cryopeg
- freezing
- technical result
- cryolithozone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/11—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means
- E02D3/115—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means by freezing
Abstract
Description
Изобретение относится к системам для охлаждения и замораживания грунтов в горнотехническом строительстве в областях распространения вечной мерзлоты (криолитозоне), характеризующихся наличием природных рассолов с отрицательными температурами (криопэгами).The invention relates to systems for cooling and freezing soils in mining engineering in the areas of permafrost distribution (permafrost zone), characterized by the presence of natural brines with negative temperatures (cryopegs).
Известна «Система замораживания грунтов» RU 2435904 [2], содержащая скважины, пробуренные эквидистантно по контуру выработки или котлована, в скважины опущены замораживающие колонки, а в них - питающие трубы, в колонках циркулирует охлажденный на замораживающей станции рассол, коллекторы, соединяющие выход замораживающих колонок с замораживающей станцией, в качестве рассола используется раствор соли хлористого кальция, рассол охлаждается на замораживающих станциях холодильными машинами.The well-known "System of freezing soils" RU 2435904 [2], containing wells drilled equidistantly along the output or pit contour, freezing columns are lowered into the wells, and supply pipes are placed in them, brine cooled at the freezing station is circulating in the columns, collectors connecting the exit of the freezing columns with a freezing station, a salt solution of calcium chloride is used as a brine, the brine is cooled at freezing stations by refrigeration machines.
Недостатком устройства является наличие энергозатратной замораживающей станции.The disadvantage of this device is the presence of an energy-consuming freezing station.
Наиболее близким техническим решением является «Способ устройства плитного фундамента на сваях для резервуара с низкотемпературным продуктом» RU 2552253 [1], опирающегося на свайное поле, охлаждаемое дополнительным промораживанием массива вечномерзлого грунта, дополнительное промораживание массива вечномерзлого грунта со сваями осуществляют глубинными термоэлементами методом принудительной регулируемой подачи в них хладагента заданной температуры от внешнего источника его охлаждения по закольцованным распределительным магистралям. The closest technical solution is the "Method for installing a slab foundation on piles for a reservoir with a low-temperature product" RU 2552253 [1], which rests on a pile field, cooled by additional freezing of the permafrost mass, additional freezing of the permafrost soil with piles is carried out by means of forced thermoelements by the method of forced controlled feeding in them the refrigerant of a predetermined temperature from an external source of its cooling along the looped distribution lines .
Устройство обладает большей экономичностью по сравнению с [2] благодаря наличию возможности использования естественного охлаждения.The device has greater efficiency compared to [2] due to the presence of the possibility of using natural cooling.
Недостатком является низкая экономичность, обусловленная применение энергозатратных холодильных машин. Недостатком также является низкая надежность и стабильность работы охлаждающего устройства.The disadvantage is the low efficiency due to the use of energy-intensive chillers. The disadvantage is the low reliability and stability of the cooling device.
На территории вечной мерзлоты развиты поверхностные (океаны, моря и озера) и подземные криопэги. Температура подземных надмерзлотных криопэгов достигает – (30-40)ºС, межмерзлотных – (2-12)ºС, подмерзлотных (0-5)ºС.On the territory of permafrost developed surface (oceans, seas and lakes) and underground cryopegs. The temperature of underground permafrost cryopegs reaches - (30-40) ºС, inter-permafrost - (2-12) ºС, permafrost (0-5) ºС.
Соленые подземные воды и рассолы в процессе похолодания климата приобрели отрицательные температуры, превратились в криопэги. За счет больших запасов холода в них, оставаясь в жидкой фазе, они активно влияют на интенсивное охлаждение пород, аномально увеличивая мощности криогенной части разреза. Такими своеобразными природными «машинами-холодильниками» Сибирской платформы, содержащими криопэги, являются Верхневилюйское, Верхне-Мархинское и Туруханское поднятия, Путоранский вулканогенный массив и другие, в пределах которых сосредоточены месторождения углеводородов, алмазов и драгоценных металлов.Salty groundwater and brines during the cooling of the climate acquired negative temperatures, turned into cryopegs. Due to the large reserves of cold in them, remaining in the liquid phase, they actively affect the intensive cooling of the rocks, anomalously increasing the thickness of the cryogenic part of the section. Such peculiar natural “refrigerating machines” of the Siberian platform containing cryopegs are the Verkhnevilyuyskoye, Verkhne-Markhinskoye and Turukhanskoye uplifts, the Putorana volcanogenic massif and others, within which deposits of hydrocarbons, diamonds and precious metals are concentrated.
Задачей изобретения является повышение эффективности применения системы за счет использования естественных криогенных ресурсов – рассолов с отрицательными температурами (криопэгов), залегающих в криолитозоне, рассматриваемой как природная холодильная машина.The objective of the invention is to increase the efficiency of the system through the use of natural cryogenic resources - brines with negative temperatures (cryopegs) lying in the permafrost zone, considered as a natural refrigeration machine.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экономичности, надежности и стабильности работы.The technical result of the invention is to increase efficiency, reliability and stability.
Технический результат достигается тем, что система для охлаждения и замораживания грунтов, включающая установку подземных теплообменников с жидким теплоносителем с температурой замерзания ниже нуля градусов по Цельсию (рассолом), характеризуется тем, что в качестве жидкого теплоносителя используют криопэги, причем криопэг подается в замораживающие колонки из криолитозоны в теплообменники.The technical result is achieved by the fact that the system for cooling and freezing soils, including the installation of underground heat exchangers with a liquid coolant with a freezing temperature below zero degrees Celsius (brine), is characterized by the fact that cryopegs are used as the liquid coolant, and the cryopag is supplied to the freezing columns from cryolithozones in heat exchangers.
Отработанные криопэги могут принудительно отводиться в массив криолитозоны, что повысит экологичность использования и увеличит срок работы системы благодаря возобновлению холодильного ресурса месторождения криопэга.Spent cryopegs can be forcibly discharged into the cryolithozone massif, which will increase environmental friendliness and increase the life of the system due to the renewal of the refrigeration resource of the cryopeg deposit.
Наружная часть циркуляционного контура может быть термоизолирована, что снизит нагрев криопэга в летнее время и защитит криопэг от критического охлаждения в зимний период.The outer part of the circulation circuit can be thermally insulated, which will reduce the heating of the cryopeg in the summer and protect the cryopeg from critical cooling in the winter.
Пример осуществления системы схематически показан на чертеже, гдеAn example implementation of the system is schematically shown in the drawing, where
1 – криолитозона;1 - cryolithozone;
2 – горизонт криопэгов;2 - horizon of cryopegs;
3 – верхняя граница криолитозоны;3 - the upper boundary of the permafrost zone;
4 – уровень статического напора криопэгов;4 - level of static pressure of cryopegs;
5 – скважина, подающая крипэг;5 - creep feed well;
6 – фильтр;6 - filter;
7 – глубинный насос;7 - deep pump;
8 – трубопровод, подающий криопэг;8 - pipeline supplying cryopag;
9 – резервуар;9 - reservoir;
10 – магистральный насос;10 - main pump;
11 – коллектор, подающий криопэг;11 - collector supplying a cryopeg;
12 – замораживающие скважины;12 - freezing wells;
13 – коллектор, собирающий отработанный криопэг;13 - a collector collecting the spent cryopag;
14 – трубопровод;14 - pipeline;
15 – резервуар;15 - tank;
16 – насос;16 - pump;
17 – трубопровод;17 - pipeline;
18 – скважина, закачивающая отработанный криопэг;18 - well pumping spent cryopag;
19 – теплоизолятор.19 - heat insulator.
Система действует следующим образом: из водоносного горизонта криопэгов 2, расположенного ниже уровня статического напора криопэгов 4, содержащего естественные природные рассолы–криопэги криолитозоны 1, по скважине 5, имеющей фильтр 6, с помощью насоса 7 закачивается по трубопроводу 8 в резервуар 9, и насосом 10 заполняется коллектор 11, из которого криопэг поступает в замораживающие скважины 12. Отработанные рассолы-криопэги поступают в коллектор 13, далее по трубопроводу 14 – в резервуар 15, и насосом 16 по трубопроводу 17 рассолы-криопэги закачиваются через скважину 18 в массив криолитозоны 1, содержащий криопэг 2. Для обеспечения нормальной работы циркуляционный контур теплоизолируется 19. Верхняя граница криолитозоны обозначена поз.3.The system operates as follows: from the aquifer of the
Технический результат – повышение экономичности достигается отсутствием энергозатратных холодильных машин и за счет отсутствия необходимости в приготовлении специального охлаждающего раствора. Технический результат – повышение надежности достигается снижением количества компонентов системы, вероятность выхода из строя каждого из которых отличается от нулевой. Технический результат – повышение стабильности работы достигается стабильностью температуры криопэга, общее количество которого значительно превышает количество используемого за сезон криопэга.EFFECT: increased efficiency is achieved by the absence of energy-consuming refrigerating machines and due to the absence of the need to prepare a special cooling solution. EFFECT: increased reliability is achieved by reducing the number of system components, the probability of failure of each of which differs from zero. EFFECT: increased stability of work is achieved by the temperature stability of the cryopag, the total amount of which significantly exceeds the amount of the cryopag used during the season.
Промышленное применение: изобретение может с успехом применяться при строительстве промышленно-гражданских сооружений.Industrial application: the invention can be successfully applied in the construction of industrial and civil structures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137039A RU2634765C1 (en) | 2016-09-16 | 2016-09-16 | System for cooling and freezing soil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137039A RU2634765C1 (en) | 2016-09-16 | 2016-09-16 | System for cooling and freezing soil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2634765C1 true RU2634765C1 (en) | 2017-11-03 |
Family
ID=60263567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137039A RU2634765C1 (en) | 2016-09-16 | 2016-09-16 | System for cooling and freezing soil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2634765C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3788389A (en) * | 1971-08-25 | 1974-01-29 | Mc Donnell Douglas Corp | Permafrost structural support with heat pipe stabilization |
RU2435904C2 (en) * | 2008-02-19 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина" Министерство обороны Российской Федерации | System of soils freezing |
RU2552253C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-10 | Роберт Мияссарович Хафизов | Method of arrangement of foundation slab on piles for low-temperature product tank |
-
2016
- 2016-09-16 RU RU2016137039A patent/RU2634765C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3788389A (en) * | 1971-08-25 | 1974-01-29 | Mc Donnell Douglas Corp | Permafrost structural support with heat pipe stabilization |
RU2435904C2 (en) * | 2008-02-19 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина" Министерство обороны Российской Федерации | System of soils freezing |
RU2552253C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-10 | Роберт Мияссарович Хафизов | Method of arrangement of foundation slab on piles for low-temperature product tank |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Диссертация "Закономерности изменения фазового и химического состава, теплофизических характеристик засоленных пород и криопэгов п-ова ямал в процессе их криогенного метаморфизма", Н.В.Кияшко, под руководством И.А.Комаров, МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, 2014, стр.69, абзац 2. * |
Статья "К проблеме использования хладоресурса сжиженного природного газа для целей термостабилизации грунтов", И.А.Комаров и др., научный журнал "Криосфера земли", N2, 2015; стр.75-80. * |
Статья "К проблеме использования хладоресурса сжиженного природного газа для целей термостабилизации грунтов", И.А.Комаров и др., научный журнал "Криосфера земли", N2, 2015; стр.75-80. Диссертация "Закономерности изменения фазового и химического состава, теплофизических характеристик засоленных пород и криопэгов п-ова ямал в процессе их криогенного метаморфизма", Н.В.Кияшко, под руководством И.А.Комаров, МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, 2014, стр.69, абзац 2. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8991510B2 (en) | Carbon dioxide-based geothermal energy generation systems and methods related thereto | |
CA2879544C (en) | Carbon dioxide-based geothermal energy generation systems and methods related thereto | |
EP3575547A2 (en) | Fluid for use in power production environments | |
CN102105755B (en) | System and method of capturing geothermal heat from within a drilled well to generate electricity | |
US20070245729A1 (en) | Directional geothermal energy system and method | |
US20170299279A1 (en) | Arrangement and method for storing thermal energy | |
WO2011119409A2 (en) | Systems and methods for an artificial geothermal energy reservoir created using hot dry rock geothermal resources | |
CN101163852A (en) | Low temperature barriers for in situ processes | |
US9803626B1 (en) | Thermosiphoning supercritical CO2 in geothermal energy production | |
WO2010104599A2 (en) | Carbon dioxide-based geothermal energy generation systems and methods related thereto | |
RU2519012C2 (en) | Method and device for year-round cooling, freezing of ground at foundation base and for heat supply of structure on permafrost ground in cryolytic zone | |
US20150285226A1 (en) | Geothermal Energy Production Using a Closed-Loop Heat Exchange System | |
CN108035699A (en) | A kind of system and method using seabed geothermal energy in-situ retorting gas hydrates | |
US3661424A (en) | Geothermal energy recovery from deep caverns in salt deposits by means of air flow | |
RU2634765C1 (en) | System for cooling and freezing soil | |
CN103836258B (en) | Permafrost region buried pipeline thaw collapse prevention and controls that hot pin combines with coarse-grained soil and device | |
CN105952458A (en) | Shield tunnel end semispherical freezing wall reinforcement structure and construction method thereof | |
Nikolaev et al. | Low-temperature ground freezing methods for underground construction in urban areas | |
RU51636U1 (en) | DEVICE FOR COMPENSATION OF THERMAL INFLUENCE OF THE STRUCTURE FOUNDATION ON THE PERMANENT FROZEN SOIL | |
RU2552253C1 (en) | Method of arrangement of foundation slab on piles for low-temperature product tank | |
RU2375559C1 (en) | Oil production method | |
KR20180016712A (en) | Heat pump device using mine drainage | |
Ibragimov et al. | Experience using heat pumps as soil heat stabilization systems in a cryolithological zone. | |
RU2380488C1 (en) | Method of frozen rock hydraulic melting | |
NO179055B (en) | Procedure for extraction of geothermal heat and minerals at depths of 10-30 km |