RU2667708C1 - Хранилище гелия - Google Patents
Хранилище гелия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667708C1 RU2667708C1 RU2017130887A RU2017130887A RU2667708C1 RU 2667708 C1 RU2667708 C1 RU 2667708C1 RU 2017130887 A RU2017130887 A RU 2017130887A RU 2017130887 A RU2017130887 A RU 2017130887A RU 2667708 C1 RU2667708 C1 RU 2667708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helium
- storage
- facility according
- storage facility
- side walls
- Prior art date
Links
- 239000001307 helium Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 34
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 4
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 101100321304 Bacillus subtilis (strain 168) yxdM gene Proteins 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 102200068707 rs281865211 Human genes 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G5/00—Storing fluids in natural or artificial cavities or chambers in the earth
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области подземного хранения газов и может быть использовано, преимущественно, для создания хранилищ гелия или водорода в отработанных выработках и карьерах. Технический результат заключается в повышении надежности, обеспечивается в хранилище гелия, размещенного в отработанном карьере. Хранилище воронкообразной формы выполнено в виде емкости, соединенной с системой подачи и отбора гелия, и содержит внешний корпус, в основу формообразования которого положена форма отработанного карьера и боковые стенки которого закреплены в боковых стенках отработанного карьера, и установленный внутри внешнего корпуса внутренний корпус, внутренняя поверхность которого покрыта гелий непроницаемой мембраной. Пространство между внешним и внутренним корпусами заполнено азотом с избыточным давлением по отношению к давлению хранения гелия во внутреннем корпусе. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области подземного хранения газов и может быть использовано, преимущественно, для создания хранилищ гелия и водорода в отработанных выработках и карьерах.
Известно хранилище газообразного гелия, [RU 105398, U1, B65G 5/00, F17C5/00, 10.06.2011], включающее емкости для хранения гелия, соединенные с системой подачи и отбора гелия, каждая из которых состоит из уложенных рядами и соединенных между собой металлических сосудов высокого давления, выполненных с защитными покрытиями внутренних и/или наружных поверхностей, при этом, металлические сосуды выполнены в виде двухгорловых баллонов, снабженных запорными вентилями и соединенных между собой общим коллектором, а общие коллекторы смежных емкостей для хранения гелия соединены между собой и с системой подачи и отбора гелия посредством трехходовых кранов.
Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность, вызванная значительным количеством сосудов и арматуры для сооружения хранилища газов большой емкости.
Кроме того, известно хранилище газообразного гелия [RU 128915, U1, F17C 5/00, 10.06.2013], включающее емкости для хранения гелия, соединенные с технологической системой подачи и отбора гелия и выполненные в виде не менее двух трубопроводов, соединенных по торцам с распределительными газопроводами технологической системой подачи и отбора гелия, на которых установлены запорно-регулирующие устройства, при этом, каждый трубопровод выполнен из сваренных
между собой труб высокого давления, внутренняя и/или наружная поверхность и сварные стыки которых оснащены защитным композиционным материалом, а запорная и регулирующая арматура снабжены уплотнительными элементами.
Недостатком этого технического решения также является относительно высокая сложность, вызванная значительным количеством сосудов и арматуры для сооружения хранилища газов большой емкости.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является хранилище газов в горных выработках [RU 89505, U1, B65G 5/00, 10.12.2009], включающее размещенную в подземном тоннеле емкость для хранения газов, соединенную с системой подачи и отбора газа, при этом, в тоннеле размещено несколько не связанных между собой емкостей для хранения газов, каждая из которых выполнена в виде одного или нескольких газгольдеров, состоящих из уложенных рядами металлических сосудов высокого давления, соединенных между собой трубопроводами и отдельным трубопроводом с системой подачи и отбора газа.
Особенностями этого технического решения является то, что, поверхности металлических сосудов и трубопроводы могут быть защищены от воздействия газа полимерным покрытием, предотвращающим утечку хранимого газа и оно может содержать несколько подземных туннелей, расположенных на различных горизонтах по горизонтали и/или по вертикали и/или наклонно, в которых размещены автономные и не связанные между собой газгольдеры.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность в условиях возможных внешних воздействий в сейсмически опасных районах и в областях с высоким уровнем грунтовых вод, а также относительно высокая сложность при хранении большого объема газа, поскольку для этого необходимо использовать газгольдеры, состоящие из уложенных рядами металлических сосудов высокого давления.
Задача, которая решается в изобретении, заключается в создании хранилища на основе отработанного карьера, обеспечивающего большие объемы хранения газа и высокую надежность в условиях внешних воздействий в сейсмически опасных районах и в областях с высоким уровнем грунтовых вод.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности хранения больших объемов гелия.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, хранилище гелия, размещенное, преимущественно, в отработанном карьере воронкообразной или иной формы и выполнено в виде емкости, соединенной с системой подачи и отбора гелия, согласно изобретению, емкость для хранения гелия содержит внешний корпус, в основу формообразования которого положена форма отработанного карьера и боковые стенки которого закреплены в боковых стенках отработанного карьера, а также установленный внутри внешнего корпуса выполненный по его форме внутренний корпус, внутренняя поверхность которого покрыта гелий непроницаемой мембраной, а пространство между внешним и внутренним корпусами заполнено азотом с избыточным давлением по отношению к давлению хранения гелия во внутреннем корпусе.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, избыточное давление азота составляет не менее 2 атм относительно давления гелия во внутреннем корпусе.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, объем емкости для хранения газа выполнен из расчета хранения не менее 20-25 млн. м3 газа.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внешний корпус выполнен из бетона.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внешний корпус выполненный из бетона, имеет толщину 1000 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внутренний корпус, выполненный из металла, имеет толщину 10 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, расстояние между внешним и внутренним корпусами составляет 1,5-2 м.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, боковые стенки внутреннего корпуса закреплены в боковых стенках карьера сваями, которые размещены равномерно на расстоянии 100 м друг от друга и выполнены толщиной 150 мм и длиной 10 м.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, внутренний корпус из металла содержит камеры для хранения газа, разделенные перегородками, внутренняя поверхность которых покрыта гелий непроницаемой мембраной.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - конструкция хранилища гелия, соединенного с системой подачи и отбора газа;
на фиг. 2 - вид отработанного карьера.
Хранилище гелия, размещенное, преимущественно, в отработанном карьере воронкообразной или иной формы, содержит емкость 1 для хранения газа, соединенную с системой 2 подачи и отбора газа.
В хранилище гелия емкость 1 для хранения газа содержит внешний корпус 3, в основу формообразования которого положен, например, перевернутый усеченный конус (фиг. 1) или цилиндр, боковые стенки которого закреплены сваями 4, установленных в боковых стенках отработанного карьера.
Кроме того, емкость 1 для хранения газа содержит установленный внутри внешнего корпуса 3, боковые стенки которого закреплены с помощью свай 4 в стенках отработанного карьера, и выполненный, преимущественно, по его форме, внутренний корпус 5, внутренняя поверхность которого покрыта гелий непроницаемой мембраной 6. Покрытие непроницаемой мембраной позволяет использовать хранилище гелия для хранения гелия любой концентрации без потери качества при последующем извлечении гелия для поставки потребителю.
Пространство между стенками внешнего корпуса 3 и внутреннего корпуса 5 заполнено азотом с избыточным давлением, который образует подушку безопасности, предотвращает утечки гелия и защищает внутреннее хранилище от коррозии.
В частном примере выполнения предложенной конструкции хранилища гелия геометрический объем емкости для хранения газа составляет 20-25 млн. м3 газа толщина внешнего корпуса 3 из бетона равна 1000 мм, толщина внутреннего корпуса 5 из металла равна 10 мм, а расстояние между внутренним корпусом 5 из металла и внешним корпусом 3 из бетона составляет 2000 мм. Такое расстояние обеспечивает свободный проход сотрудников для проведения сервисных и ремонтных работ. Гелий хранится при давлении 40 атм, давление азотной прослойки - 42 атм, что позволяет закачать в хранилище 800-1000 млн. м3 газа.
Сваи 4, установленные в боковых стенках карьера для закрепления внешнего корпуса 3, размещены, преимущественно, перпендикулярно ему, равномерно, например, на расстоянии 100 м друг от друга и выполнены толщиной 150 мм и длиной 10 м.
Гелий непроницаемая мембрана 6 может быть выполнена из полимерного материала толщиной, например, в 1 мм, аналогичного материалу для дирижаблей, и закреплена на всей внутренней поверхности внутреннего корпуса из металла по всей поверхности.
Во внутреннем корпусе 5 из металла могут быть выполнены раздельные камеры 7 для хранения газа, разделенные металлическими перегородками, внутренняя поверхность которых также покрыта гелий непроницаемой мембраной. Разделение на камеры позволяет хранить в различных камерах гелий разного качества.
Хранилище гелия используется следующим образом.
Гелиевый концентрат с месторождения по трубопроводной системе поставляется к хранилищу. Система очистки гелия позволяет получить гелий требуемого качества и направить его в соответствующую камеру 7. Наличие нескольких камер позволяет хранить гелий разного качества в различных камерах.
Надежность хранения обеспечивается несколькими уровнями: гелий непроницаемая мембрана, аналогичная той, которая используется в дирижаблях, обеспечивает первичное хранение гелия.
Внутренний корпус, к которому прикреплена мембрана, является вторым слоем хранилища.
Внешний прочный корпус выполняет функции защиты внутреннего корпуса от внешних воздействий, подземных вод и деформации почвы.
Между внутренним и внешним корпусом находится прослойка заполненная азотом, который защищает внутренний корпус от коррозии.
Гелий обладает высокой проницаемостью и со временем может просочиться и через мембрану, и через внутренний корпус. Для предотвращения утечек гелия прослойка заполненная азотом имеет более высокое давление, чем хранимый гелий. Повышенное давление предотвратит проникновение гелия за пределы внутреннего корпуса.
Таким образом, благодаря указанным усовершенствованиям существенно повышается надежность устройства при обеспечении хранения больших объемов подвижных газов (гелий, водород и т.п.) в условиях внешних воздействий в сейсмически опасных районах и в областях с высоким уровнем грунтовых вод. Дополнительную надежность хранилищу создает тампонажная завеса, которая, как правило, создается в период добычи полезных ископаемых в карьере.
Claims (10)
1. Хранилище гелия, размещенное в отработанном карьере воронкообразной формы, которое выполнено в виде емкости, соединенной с системой подачи и отбора гелия, отличающееся тем, что, емкость для хранения гелия содержит внешний корпус, в основу формообразования которого положена форма отработанного карьера и боковые стенки которого закреплены в боковых стенках отработанного карьера, и установленный внутри внешнего корпуса внутренний корпус, внутренняя поверхность которого покрыта гелий непроницаемой мембраной, а пространство между внешним и внутренним корпусами заполнено азотом с избыточным давлением по отношению к давлению хранения гелия во внутреннем корпусе.
2. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что избыточное давление азота составляет не менее 2 атм относительно давления гелия во внутреннем корпусе.
3. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что объем емкости для хранения газа выполнен из расчета хранения не менее 20-25 млн. м3 газа.
4. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что внешний корпус выполнен из бетона.
5. Хранилище гелия по п. 1 или 4, отличающееся тем, что внешний корпус, выполненный из бетона, имеет толщину 1000 мм.
6. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что внутренний корпус выполнен из металла.
7. Хранилище гелия по п. 1 или 6, отличающееся тем, что внутренний корпус, выполненный из металла, имеет толщину 10 мм.
8. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что расстояние между внешним и внутренним корпусами составляет 1,5-2 м.
9. Хранилище гелия по п. 1 отличающееся тем, что боковые стенки внутреннего корпуса закреплены в боковых стенках карьера сваями, которые размещены равномерно на расстоянии 100 м друг от друга и выполнены толщиной 150 мм и длиной 10 м.
10. Хранилище гелия по п. 1 или 6, отличающееся тем, что внутренний корпус из металла содержит камеры для хранения газа, разделенные перегородками, внутренняя поверхность которых покрыта гелий непроницаемой мембраной.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130887A RU2667708C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Хранилище гелия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130887A RU2667708C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Хранилище гелия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2667708C1 true RU2667708C1 (ru) | 2018-09-24 |
Family
ID=63669021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017130887A RU2667708C1 (ru) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Хранилище гелия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2667708C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723207C1 (ru) * | 2019-04-26 | 2020-06-09 | Публичное акционерное общество "ОНХП" | Способ хранения газообразного гелия |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244204C2 (ru) * | 1998-10-12 | 2005-01-10 | Норконсалт Ас | Хранилище для сжиженного газа |
| RU89660U1 (ru) * | 2009-06-29 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Хранилище гелия |
| RU2410311C1 (ru) * | 2009-08-13 | 2011-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Способ создания хранилища гелия при разработке группы месторождений гелийсодержащего природного газа различной емкости |
| RU128915U1 (ru) * | 2012-11-20 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Хранилище газообразного гелия |
| US20150321846A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Air Liquide Large Industries U.S. Lp | Hydrogen cavern pad gas management |
| US20170183160A1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Air Liquide Oil And Gas Services Limited | Method for controlling the pressure in an underground storage volume |
-
2017
- 2017-09-01 RU RU2017130887A patent/RU2667708C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244204C2 (ru) * | 1998-10-12 | 2005-01-10 | Норконсалт Ас | Хранилище для сжиженного газа |
| RU89660U1 (ru) * | 2009-06-29 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Хранилище гелия |
| RU2410311C1 (ru) * | 2009-08-13 | 2011-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Способ создания хранилища гелия при разработке группы месторождений гелийсодержащего природного газа различной емкости |
| RU128915U1 (ru) * | 2012-11-20 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Хранилище газообразного гелия |
| US20150321846A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Air Liquide Large Industries U.S. Lp | Hydrogen cavern pad gas management |
| US20170183160A1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | Air Liquide Oil And Gas Services Limited | Method for controlling the pressure in an underground storage volume |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723207C1 (ru) * | 2019-04-26 | 2020-06-09 | Публичное акционерное общество "ОНХП" | Способ хранения газообразного гелия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110134423A (ko) | 압축 가스 저장 장치 | |
| CN105074316B (zh) | 密封绝热罐 | |
| US3396539A (en) | Vapor barrier means for underground storage system | |
| EP3792467B1 (en) | Underground compressed air storage installation | |
| RU2667708C1 (ru) | Хранилище гелия | |
| WO2013141828A1 (ru) | Судно для транспортировки сжатого газа | |
| ES2933503T3 (es) | Almacenamiento de gas en tuneles | |
| CN114753887A (zh) | 一种基于混合流体自分离的二氧化碳地质封存方法 | |
| JPS59205099A (ja) | アンモニア等の地下貯蔵方法および装置 | |
| RU2437027C1 (ru) | Стационарное хранилище для сжиженного природного газа | |
| CN204387672U (zh) | 双金属壁全容型低温储罐热角保护结构 | |
| CN105889746B (zh) | 一种基于硬石膏矿采空区储存天然气的方法 | |
| Morfeldt | Storage of petroleum products in man-made caverns in Sweden | |
| RU2723207C1 (ru) | Способ хранения газообразного гелия | |
| KR20090055790A (ko) | 지하 매립형 ｌｎｇ 저장설비 및 그것의 건설방법 | |
| KR20090053774A (ko) | 지하격납형 저장탱크 설치방법 | |
| FI20065411L (fi) | Menetelmä ja järjestely säiliön vuotojen valvomiseksi ja tunnistamiseksi | |
| RU89660U1 (ru) | Хранилище гелия | |
| US3283512A (en) | Earthen storage for volatile liquids and method of constructing the same | |
| RU89505U1 (ru) | Хранилище газов в горных выработках - "вниигаз" | |
| RU2650441C2 (ru) | Хранилище сжиженного природного газа | |
| US3300982A (en) | Storage of volatile liquids | |
| PL239810B1 (pl) | Podziemny zbiornik gazu, zwłaszcza wodoru | |
| PL239913B1 (pl) | Podziemny zbiornik gazu, zwłaszcza wodoru | |
| Zhang et al. | Liquefied natural gas storage and transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190902 |