一种岩洞储氢库的浇筑系统及浇筑方法与流程

专利2025-06-13  30


本发明涉及新能源储存,具体涉及一种岩洞储氢库的浇筑系统及浇筑方法。


背景技术:

1、长期以来,化石能源的使用造成了气候变暖、生态破坏等诸多环境问题,亟需寻找清洁低碳的替代能源,优化能源结构。氢能是清洁、高效的二次能源,可实现电、气、热等不同能源形式的相互转化,在发电、交通、储能、智能电网等领域可发挥积极作用,是构建全球低碳能源体系的重要一环。但考虑到氢气“小分子、高活性、强渗透”的物理化学特点,其规模化存储一直是世界性难题,成为制约氢能产业快速发展的技术瓶颈。

2、随着地下空间开发利用技术的不断进步,深地储氢被视为规模化储氢技术中最具可行性的发展方向。与其他储存方式相比,地下岩穴储氢技术,作为一项具有巨大潜力的能源存储和清洁能源转型领域的创新技术,近年来引起了广泛的研究和关注。然而,地下储氢技术目前仍面临一些技术挑战和缺点。首先,地下储氢的研究仍处于初期阶段,特别是在盐水/氢气/岩石相互作用方面的数据严重缺乏,这限制了地下储氢库的具体实施。其次,地下储氢的成本相对较高。此外,地下储氢还面临微生物生长、井完整性和地球化学反应等挑战。

3、综上所述,现有的地下岩穴储氢技术具有潜力,但存在水岩气相互作用、成本较高等技术问题。


技术实现思路

1、本申请的目的在于克服上述技术不足,提出一种岩洞储氢库的浇筑系统及浇筑方法,解决现有技术中水岩气相互作用、成本较高的技术问题。

2、为达到上述技术目的,本申请采取了以下技术方案:

3、第一方面,本申请提供了一种岩洞储氢库的浇筑系统,包括岩洞储氢结构以及伸缩式浇筑设备:

4、岩洞储氢结构,所述岩洞储氢结构包括岩洞、钢衬层和混凝土衬砌层,所述钢衬层位于所述岩洞的内侧,所述混凝土衬砌层填充于所述岩洞与所述钢衬层之间,所述钢衬层沿所述岩洞轴线方向分成多段钢衬;以及

5、伸缩式浇筑设备,所述伸缩式浇筑设备包括混凝土储罐、注浆管和牵引线,所述注浆管的一端与所述混凝土储罐连通、另一端朝向所述混凝土衬砌层,所述注浆管包括沿所述岩洞轴线方向延伸的多个子管,相邻两个所述子管之间相互套装且滑动连接,至少部分所述子管与所述牵引线连接。

6、在本申请的一些实施例中,所述岩洞储氢结构还包括减摩层和阻氢层,所述减摩层与所述钢衬层的外侧贴合,所述阻氢层与所述钢衬层的内侧贴合。

7、在本申请的一些实施例中,所述混凝土衬砌层包括钢筋骨架和混凝土浆,所述钢筋骨架位于所述岩洞与所述钢衬层之间,所述混凝土浆填充于所述钢筋骨架中。

8、在本申请的一些实施例中,所述伸缩式浇筑设备还包括混凝土分流仓和输砼管,所述混凝土分流仓具有一个入料口和多个出料口,所述混凝土储罐与所述混凝土分流仓的所述入料口连通,所述混凝土分流仓的多个所述出料口分别与多个所述输砼管连通,每个所述输砼管与一个所述注浆管连通。

9、在本申请的一些实施例中,所述伸缩式浇筑设备还包括多个阀门,每个所述输砼管上设置有一个所述阀门。

10、在本申请的一些实施例中,所述伸缩式浇筑设备还包括圆盘模板,所述圆盘模板具有多个贯穿的通孔,多个所述通孔沿所述圆盘模板的周向分布,所述输砼管或者所述注浆管穿过所述通孔。

11、在本申请的一些实施例中,所述圆盘模板包括同轴设置的内承托结构和紧固板,所述内承托结构和所述紧固板均呈环形,所述通孔设置于所述内承托结构上,所述内承托结构的外边缘与所述紧固板的内边缘重合,所述内承托结构的内边缘与所述钢衬层抵接,所述紧固板的外边缘与所述岩洞螺栓连接。

12、在本申请的一些实施例中,多个所述子管至少包括顶管、中管和尾管,所述顶管的外径与所述中管的内径相等,所述中管的外径与所述尾管的内径相等,所述尾管分别与所述内承托结构、所述输砼管螺纹连接,所述中管朝向所述尾管的一端与所述牵引线连接,所述顶管朝向所述中管的一端与所述牵引线连接,所述顶管背向所述中管的一端设置有微型摄像头。

13、第二方面,本申请还提供了一种岩洞储氢库的浇筑方法,采用如第一方面任意一项实施例所述的岩洞储氢库的浇筑系统,包括以下步骤:

14、将一段钢衬推进至岩洞内侧,通过伸缩式浇筑设备调节注浆管长度、以该段所述钢衬为内模板浇筑多段混凝土衬砌;

15、将下一段所述钢衬推进至与上一段所述钢衬抵接,通过所述伸缩式浇筑设备调节所述注浆管长度、再以下一段所述钢衬为内模板浇筑多个所述混凝土衬砌;

16、依次逐段重复上一步骤,直至形成钢衬层和混凝土衬砌层。

17、在本申请的一些实施例中,所述浇筑方法还包括:

18、在每段所述钢衬的外侧焊接并粘贴减摩层;

19、在所述钢衬层的内侧分段粘贴和焊接所述阻氢层。

20、与现有技术相比,本申请提供的技术方案带来的有益技术效果包括:

21、本申请实施例通过将钢衬层和混凝土衬砌层分成多段,多段钢衬施工可以共同构建总深度较深的储氢库,而单段钢衬对应多段混凝土衬砌,可以使得单段钢衬的长度较长,结构强度、耐久性和密封性较好,同时避免一次性施工钢衬层和混凝土衬砌层带来质量下降、工艺复杂和成本提高;同时,多段钢衬上均不设置注浆孔,配合伸缩式浇筑设备,每推进一段钢衬,调节伸缩式浇筑设备的注浆管长度,浇筑多段混凝土衬砌,分段施工既能提高混凝土浇筑质量,加快混凝土浇筑速度,又能构建高密度、规模化、低成本深地氢能储存体系。



技术特征:

1.一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述岩洞储氢结构还包括减摩层和阻氢层,所述减摩层与所述钢衬层的外侧贴合,所述阻氢层与所述钢衬层的内侧贴合。

3.根据权利要求1所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述混凝土衬砌层包括钢筋骨架和混凝土浆,所述钢筋骨架位于所述岩洞与所述钢衬层之间,所述混凝土浆填充于所述钢筋骨架中。

4.根据权利要求1所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述伸缩式浇筑设备还包括混凝土分流仓和输砼管,所述混凝土分流仓具有一个入料口和多个出料口,所述混凝土储罐与所述混凝土分流仓的所述入料口连通,所述混凝土分流仓的多个所述出料口分别与多个所述输砼管连通,每个所述输砼管与一个所述注浆管连通。

5.根据权利要求4所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述伸缩式浇筑设备还包括多个阀门,每个所述输砼管上设置有一个所述阀门。

6.根据权利要求4所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述伸缩式浇筑设备还包括圆盘模板,所述圆盘模板具有多个贯穿的通孔,多个所述通孔沿所述圆盘模板的周向分布,所述输砼管或者所述注浆管穿过所述通孔。

7.根据权利要求6所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,所述圆盘模板包括同轴设置的内承托结构和紧固板,所述内承托结构和所述紧固板均呈环形,所述通孔设置于所述内承托结构上,所述内承托结构的外边缘与所述紧固板的内边缘重合,所述内承托结构的内边缘与所述钢衬层抵接,所述紧固板的外边缘与所述岩洞螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的一种岩洞储氢库的浇筑系统,其特征在于,多个所述子管至少包括顶管、中管和尾管,所述顶管的外径与所述中管的内径相等,所述中管的外径与所述尾管的内径相等,所述尾管分别与所述内承托结构、所述输砼管螺纹连接,所述中管朝向所述尾管的一端与所述牵引线连接,所述顶管朝向所述中管的一端与所述牵引线连接,所述顶管背向所述中管的一端设置有微型摄像头。

9.一种岩洞储氢库的浇筑方法,其特征在于,采用如权利要求1-8任意一项所述的岩洞储氢库的浇筑系统,包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的一种岩洞储氢库的浇筑方法,其特征在于,所述浇筑方法还包括:


技术总结
本发明公开了一种岩洞储氢库的浇筑系统及浇筑方法。岩洞储氢库的浇筑系统包括岩洞储氢结构以及伸缩式浇筑设备:岩洞储氢结构包括岩洞、钢衬层和混凝土衬砌层,钢衬层沿岩洞轴线方向分成多段钢衬;伸缩式浇筑设备包括混凝土储罐、注浆管和牵引线,注浆管包括沿岩洞轴线方向延伸的多个子管,相邻两个子管之间相互套装且滑动连接,至少部分子管与牵引线连接。本申请实施例通过将钢衬层和混凝土衬砌层分成多段,从而避免一次性施工带来质量下降、工艺复杂和成本提高;多段钢衬上均不设置注浆孔,每推进一段钢衬,浇筑多段混凝土衬砌,分段施工既能提高混凝土浇筑质量,加快混凝土浇筑速度,又能构建高密度、规模化、低成本深地氢能储存体系。

技术研发人员:贾文杰,丁洪元,谢亮,陈斌,潘中祺,刘绍卿,杨光煜
受保护的技术使用者:中冶武勘工程技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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