МОКРЫЙ ГАЗГОЛЬДЕР ПЕРЕМЕННОГО ОБЪЕМА
VARIABLE VOLUME WET GASHOLDER

Изобретение относится к водородной энергетике, в частности к устройствам для хранения водорода или других газов в глубоководных водоемах.
Известен мокрый газгольдер переменного объема, содержащий подъемный в жидкости колокол и резервуар с плоским днищем и патрубками для заполнения и опорожнения его проточной водой, используемой в качестве затвора подъемно-опускаемого колокола, патрубком или несколькими патрубками подвода или отвода биогаза, вырабатываемого в метантенке при анаэробном сбраживании органических отходов (Патент Великобритании №2190682, С02F 11/04) [1].
Недостатком известного устройства является то, что при его использовании необходимо расходовать проточную воду и тепло на ее нагревание зимой. При этом имеет место быть низкое давление газов в резервуаре и высокая их взрывоопасность.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является типовой мокрый газгольдер переменной емкости с заполненным водой резервуаром, выполняющей роль гидрозатвора, подъемно-опускаемого газонаполненного резервуара, в котором смесь газов собирается в одной полости (Типовые проекты мокрых газгольдеров различной емкости №707-2-18-24 с-86, разработанные ГИАП, утвержденные и введенные в действие Минудобрений протоколом №2 5-III от 10 сентября 1985 года)[2].
Недостатками данного устройства являются высокая взрывоопасность, низкое давление в резервуаре и малая масса хранящегося водорода. Кроме того, к его недостаткам относится необходимость расходовать дополнительную энергию в зимнее время на подогрев воды в резервуаре.
Задачей изобретения является создание устройства для хранения водорода с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Сущность изобретения заключается в следующем. Резервуар, погруженный в воду, содержит фундамент, выполненный в виде полусферы, посредством которого удерживается на дне водоема в вертикальном положении. Дополнительно резервуар оснащен оболочкой охватывающей его поверхность с образованием полости между внутренней поверхностью названной оболочки и наружной поверхностью резервуара. Полость в верхней части сообщена посредством редукционного клапана со средой водоема. Рукав заполнения резервуара газом оснащен нагнетателями для создания давления водорода в его полости на больших глубинах. Патрубок заполнения резервуара водой, на входе оснащен фильтром. В совокупности это позволяет уменьшить взрывоопасность и снизить потери водорода. При этом появляется возможность увеличить давление хранящегося газа, исключить потребление дополнительной энергии на подогрев воды в зимнее время, а также исключить необходимость применения второго резервуара для хранения жидкости.
На фиг. изображен мокрый газгольдер переменного объема в виде принципиальной схемы.
Мокрый газгольдер переменного объема содержит резервуар 1, к верхней точке которого присоединен рукав 2 для заполнения и опорожнения резервуара 1 газом. Рукав 2 оснащен нагнетателями 8 и в нижней части непосредственно у резервуара клапаном 9. Резервуар 1 оснащен дополнительной оболочкой 11, в верхней точке которой расположен редукционный клапан 10. На боковой поверхности нижней части резервуара 1 находится патрубок 12 для заполнения и опорожнения резервуара водой. На входе этот патрубок 12 оснащен фильтром 13. Рукав 2 выполнен таким образом, что на поверхности раздваивается на два патрубка, один из которых соединяет резервуар 1 через клапан 5 с компрессором 4, а другой патрубок соединяет резервуар 1 через клапан 6 с генератором 7. С помощью фундамента 14 резервуар 1 удерживается на дне водоема. В электролизере 3 вода преобразуется в водород и кислород.
Принцип работы газгольдера следующий. Резервуар газгольдера 1 погружают в воду под действием силы тяжести на глубину от 1 м до 11000 м, где фиксируют на сферическом фундаменте 14, который позволяет удерживать резервуар на дне водоема вертикально. После чего в него закачивают водород, полученный в процессе электролиза воды в электролизере 3. С помощью компрессора 4 водород через клапан 5 нагнетают в рукав 2. В зависимости от глубины расположения резервуара 1 и технических характеристик рукава 2 в его полость устанавливают нагнетатели 8. Наличие нагнетателей 8 позволяет повышать давление в рукаве 2 поэтапно, тем самым уменьшая давление в рукаве у поверхности воды. По рукаву 2 газ поступает в резервуар 1, вытесняя воду через патрубок 12. Расположенный в патрубке 12 фильтр 13 очищает воду от примесей, находящихся в воде. При этом клапан 5 - открыт, а клапан 6 - закрыт.Клапаны 5 и 6 служат для регулирования перемещения газа. При необходимости получения энергии, клапан 5 закрывают, а клапан 6 открывают, и водород за счет выталкивающей силы воды поступает на поверхность, где в генераторе 7 происходит его превращение в электрическую или тепловую энергию.
Так как водород практически не растворяется в воде, то его потери сводятся к нулю посредством оболочки 11, которая заполняется водой через редукционный клапан 10. Водород можно хранить долгое время на глубине при закрытом клапане 9.
Таким образом, предложенный газгольдер 1 дополнительно оснащен фундаментом 14 с полусферическим основанием, патрубком 12 с фильтром 13, дополнительной оболочкой 11 с редукционным клапаном 10 и нагнетателями 8. В совокупности это позволяет создать газгольдер с улучшенными эксплуатационными свойствами.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент Великобритании №2190682, С02F 11/04.
2. Типовые проекты мокрых газгольдеров различной емкости №707-2-18-24с-86, разработанные ГИАП, утвержденные и введенные в действие Минудобрений протоколом №25-III от 10 сентября 1985 года - прототип.