ХРАНИЛИЩЕ ЖИДКИХ ГАЗОВ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Полезная модель относится к области подземного хранения газов и может использоваться для хранения природного газа, нефтяного газа, гелия, азота.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемой полезной модели является хранилище газов в горных выработках - «ВНИИГАЗ» (патент РФ №89505, B65G 5/00, опубл. 10.12.2009), включающее 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. Поверхности металлических сосудов и трубопроводы могут быть защищены от воздействия газа полимерным покрытием, предотвращающим утечку хранимого газа. Хранилище газов может содержать несколько подземных тоннелей, расположенных на различных уровнях по горизонтали и/или наклонно, в которых размещены автономные и не связанные между собой газгольдеры.
Недостатками известной полезной модели являются:
- наличие одного ствола (вертикального), предназначенного для транспортной связи подземных тоннелей, что ограничивает габариты и количество емкостей для хранения газа, одновременно спускаемых в шахту;
- система подачи, контроля и отбора газа из емкостей для хранения газов, с индивидуальными трубопроводами от каждой емкости является не только сложной и дорогостоящей, но и технологически малопригодной для хранения жидких газов, особенно метана и гелия;
- невозможность использования для хранения жидких газов металлических сосудов (баллонов) высокого давления из-за небольшой (до 400 л) вместимости и отсутствия теплоизоляции.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание хранилища жидких газов путем совершенствования конфигурации горных выработок.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение эффективности хранения и использования жидких газов.
Технический результат достигается за счет того, что в хранилище жидких газов в горных выработках, включающем емкости для хранения газов, размещенные в подземных тоннелях, расположенных на различных уровнях выработанной шахты и соединенных вертикальным стволом с поверхностью земли, все тоннели на каждом уровне выработанной шахты соединены с наклонным стволом, выходящим на поверхность земли, и оснащены автомобильными или железными дорогами. Каждая из емкостей для хранения газов выполнена в виде контейнера, в котором установлена криогенная цистерна, снабженная теплоизоляцией. Все емкости для хранения газов закреплены на автомобильных или железнодорожных платформах, при этом каждая из емкостей для хранения газов соединена рукавом через автоматическую задвижку, обратный и предохранительный клапаны с общим трубопроводом. Все емкости для хранения газов посредством общего трубопровода через вертикальный ствол соединены с наземным оборудованием, предназначенным для сбора утечек газа из емкостей для хранения газов и включающим газовый компрессор и соединенную с ним передвижную газовую накопительную емкость.
Предлагаемое хранилище жидких газов может содержать несколько подземных тоннелей, расположенных на различных уровнях выработанной шахты по горизонтали и/или наклонно.
На чертеже показана принципиальная схема одноуровневого хранилища.
3
Хранилище жидких газов в горных выработках включает подземный тоннель 1, соединенный с вертикальным стволом 2 выработанной шахты, с наклонным стволом 3 и с поверхностью земли 4. В подземном тоннеле 1 размещены емкости для хранения газов 5, выполненные в виде, например, прямоугольных контейнеров, в которых установлены криогенные цистерны, имеющие, например, объем 100÷120 м, снабженные теплоизоляцией. Емкости для хранения газов 5 закреплены на передвижных автомобильных или железнодорожных платформах 6. Каждая из емкостей для хранения газов 5 соединена с общим трубопроводом 7 рукавом 8 через автоматическую задвижку 9, обратный 10 и предохранительный 11 клапаны. Общий трубопровод 7 через вертикальный ствол 2 соединяет емкости для хранения газов 5 с наземным оборудованием для сбора утечек газа из емкостей для хранения газов 5, включающим газовый компрессор 12 и соединенную с ним передвижную газовую накопительную емкость 13. Подземный тоннель 1 и наклонный ствол 3 оснащены, например, железнодорожными путями 14, которых в тоннеле может быть несколько.
Хранилище жидких газов функционирует следующим образом. Емкости для хранения газов 5 на газоперерабатывающем заводе заполняют жидким газом, например гелием. Затем емкости для хранения газов 5 компонуют в составы и по железной дороге доставляют через наклонный ствол 3 в подземные тоннели 1 хранилища. Каждую из емкостей для хранения газов 5 подсоединяют рукавом 8 к общему трубопроводу 7, оснащенному автоматическими задвижками 9, обратными клапанами 10 и предохранительными клапанами 11. При хранении жидких газов автоматические задвижки 9 открыты. Возможные утечки газа из емкостей для хранения газов 5, которые происходят в результате теплопритока при длительном хранении газа, автоматически отводятся при достижении определенного допустимого давления через обратные 10 и предохранительные 11 клапаны к наземному оборудованию, предназначенному для сбора утечек газа из емкостей для хранения газов 5. Возврат газа в емкость для хранения газов 5 предотвращается обратными клапанами 10. Собранный в результате утечек газ подают компрессорами 12 в передвижную газовую накопительную емкость 13, например, собранную из баллонов высокого давления, и отправляют потребителям газа или на завод для сжижения и повторного использования. В зависимости от спроса на жидкий газ, емкости для хранения газов 5 отсоединяют от общего трубопровода 7, предварительно закрыв автоматические задвижки 9, и доставляют потребителям с последующим пополнением хранилища оборотными емкостями для хранения газов 5 с жидким газом.
Таким образом, предлагаемое хранилище жидких газов позволяет повысить эффективность хранения и использования жидких газов за счет снижения затрат на эксплуатацию хранилища в результате использования наклонного ствола для доставки емкостей для хранения газов в хранилище и их отправки потребителю, а также за счет рационального использования возможных утечек газа из емкостей для хранения газов в результате применения простой, надежной и эффективной системы сбора и утилизации утечек газа. Кроме того, повышение эффективности обеспечивается возможностью хранения большего объема газа (более чем в 3 раза) при его хранении в криогенных цистернах в жидком виде.
3
Внедрение предлагаемого хранилища жидких газов позволит разрешить одну из труднейших проблем газовой отрасли, связанную с сохранением огромных объемов природного газа и гелия (более 5 млрд. м), содержащегося в природном газе.