大型地下燃气储气装置的制作方法

本新型属于燃气贮存设备，尤其涉及一种大型地下燃气储气的装置。

背景技术：

随着社会的发展，天然气作为清洁能源、高效能源得到快速发展和广泛的应用，于民生相关的发电、化工原料、新能源汽车，尤其是居民用气，都对天然气产生了严重的依赖。我国改革开放以来，经济持续增长，人民生活不断改善，追求良好生存环境和可持续发展目标已成为全面建设小康社会发展战略的重要组成部分，而面对我国绝大部分城镇煤烟型污染严重的大气环境和我国政府向全世界做出的减排CO2温室气体的郑重承诺，大力开发利用天然气等高效洁净能源，加快调整、优化能源结构，切实改善生态环境和实现可持续发展目标，就成为我国跨入新世纪后最迫切要求解决的重大问题之一。面对上述我国天然气资源秉赋和经济发展对天然气的迫切需求，国家虽已采取西气东输、海气上岸、北气南进和进口LNG等一系列战略措施，以加快我国天然气工业发展和促进我国能源结构调整，这对解决国内的能源供需矛盾、环境压力和提高经济运行效率和经济社会效益发挥了举足轻重的作用。天然气作为一种清洁高效能源，不仅可以优化能源结构，缓解供需矛盾，而且对于提高城市品位、改善环境、提高人民生活质量和实现可持续发展都将起到十分重要的作用。天然气已是城市居民生活的必需品，天然气的供给直接关系到城市的发电、供暖及餐饮业。保证天然气供给也是我们的基本国策，由于城市人口的不断增加，尤其是冬季取暖，成为用气高峰，供不应求的情况时有发生。为治理环境污染，近年来在京津冀地区大规模推行的煤改气，使民用天然气消费量快速增长。今年进入冬季以来，中亚国家遭遇寒冷天气，为保证当地居民用气，每月减供12亿方，减量近三分之一，对中国的天然气供应影响巨大，造成了全国范围大面积的气荒，未来几年，伴随着煤改气进程的加快，天然气需求紧张的情况将会进一步加剧。目前，我国大部分城市用气主要是靠西气东输、海气上岸、北气南进和国内油气田场的气体通过管道输送的，进口LNG侧需要轮船、火车、汽车罐体运输。由于，大部分城市都没有大型的储气设备，当外部供气减少或者供气管路发生故障，还有运输LNG过程中出现问题的时候，加上昼夜用气不均衡性等其它因素，都会直接造成市区供气忽高忽低，供气减少或断供的现象，严重的影响了人民群众的生产和生活。因此，如何解决短时间断供，季节性不足，保证城市连续不断供气的问题，就摆在了我们的面前，无疑储存气体是最好的选择，采气厂天然气储备是在天然气充足的季节，将天然气压回地下储气层，等到使用旺季再开采出来。城市是肯定没有这种储备条件的，目前的储气罐，大的也就几十立方，按一个中等城市，如郑州市计算，郑州市天然气日用气量超过600万立方米，用目前的储气罐解决问题，如同杯水车薪是不可能的。

技术实现要素：

为了实现城市供气的连续性，解决上述的城市天然气的储备问题，本发明提供了一种大型地下燃气储气装置，它由椭圆形中空罐体，罐体上有三个开口，注气口、施工口和输出口，以及三个开口上的封盖，注气口封盖、施工口封盖和输出口封盖组成，其特征在于：注气口封盖上开有输入管连接口，穿管连接口，抽排气管连接口和超声波压力计连接口。在输入管连接口的上、下方各装有燃液输入管；穿管连接口的上、下方各方装有光导线密封穿管，密封穿管内的电缆线连接到控制柜；抽排气管连接口的上方装有排气管，下方装有抽气管；超声波压力计连接口的下面装有超声波压力计，连接口的上面装有压力计密封穿管，密封穿管内的电缆线连接到控制柜。施工口封盖上装有吊装环和卡槽；输出口封盖上开有抽水管连接口，燃液输出管连接口和超声波探头连接口；在抽水管连接口的左边连接有抽水管，抽水管连接口的右边通过电磁开关阀连接出水管，燃液输出管连接口的左边连接有燃液输出管，燃液输出管连接口的右边通过电磁开关阀连接出液管；超声波探头连接口的左边连接有超声波探头，右边是探头输出电缆。

所述的椭圆形中空罐体内装有刻度标记，与刻度标记相对应的地方，装有镂空导管，镂空导管内装有带磁铁的浮球，镂空导管面对刻度标记的一面装有磁力光导盒，磁力光导盒可以跟随浮球上下移动。磁力光导盒上面对刻度标记的一面装有光导照明灯和读数器，磁力光导盒的下面有光导电缆线通过光导线穿管连接到工控机。

为了降低成本和增加椭圆形中空罐体的强度，罐壳体采用钢筋水泥结构，在灌装水泥时添加水泥增强剂，水泥增强剂的添加量按要求进行；壳体内的钢筋为双层栅格，外层钢筋和里层钢筋，栅格之间有米字形钢筋连接，钢筋各连接点之间用电焊工艺焊接。

为了使罐体上的三个开口与封盖之间密封，在罐体上三个开口处下方装有环形密封体，环形密封体的一部分埋入水泥中，并与壳体内的钢筋焊接在一起。

为了使罐体上的三个开口与封盖之间密封，封盖与环形密封体接触的地方为一平面，平面上开有密封槽，密封槽内装有密封圈。

为了锁紧封盖，在封盖的上方装有活动的丝杆，丝杆上装有担杆，丝杆头上装有扳手。

为了使施工口的密封盖方便的开合，密封盖的边缘装有转轴，施工口的密封盖中间装有卡槽，丝杆下端突起的台阶可以很方便的放入卡槽内；施工口的上方装有三脚架，三脚架上装有步进电机，步进电机的轴通过减速器连接卷轮，卷轮上卷有钢丝绳，钢丝绳的一端是挂钩，挂钩挂在密封盖上的吊装环上。

燃气储气装置是一套由工控机控制的全自动系统，当网线管路停止供气或供气不足时，电磁开关阀自动打开，经缓冲罐自动向网线管路供气；当外来气源充足时自动向罐內补充LNG，罐內底部产生积水到达超声波探头位置时，放水电磁开关阀打开自动放水，水位降到超声波探头28以下位置时放水自动停止。

为了方便维修人员下到罐体输出口，在罐体输出口到地面建有电梯通道；为了使罐体稳固，在罐体的下方建有水泥台阶，在罐体周围有三合土夯实填埋层。

为了增加罐体内部的光滑度，减少罐体內杂质的产生，在罐体的里表面上加工有钉形凹槽，并附着有喷膜层。

本发明的有益效果是：一种大型地下燃气储气装置，与现有的城市供气系统对接，统一管理，并可以做到无人值守，在天然气充足的季节，将天然气压入储气装置。解决了城市天然气的储备问题，保证了城市供气的连续性。本装置结构简单，罐的体积根据需要可大可小，成本低，建立在地下，不占有地面面积，使用年限长，安全系数高，使用和管理都很方便。

附图说明

以下通过附图和实施例进一步说明本发明：

图1、大型地下燃气储气装置的整体结构示意图；

图2、储气装置的椭圆形中空罐体外形示意图；

图3、椭圆形中空罐体放在水泥台阶上的示意图；

图4、储气装置的罐体周围三合土填埋的示意图；

图5、储气装置罐体双层钢筋的示意图；

图6、图5中A部分放大钢筋米字型示意图；

图7、储气装置罐体双层钢筋注入水泥后的示意图；

图8、是图7罐体的部分放大示意图；

图9、储气装置罐体注气口的示意图；

图10、注气口示意图的俯视图；

图11、注气口封盖的结构示意图；

图12、罐体内光导照明的结构示意图；

图13、储气装置罐体施工口的结构示意图；

图14、罐体施工口的封口结构示意图；

图15、注气口封盖旋丝与盖体的结构示意图；

图16、罐体燃液输出口的结构示意图；

图17、储气装置控制柜的示意图；

图18、储气装置的方块图；

图中：1、外层钢筋；2、罐体；3、注气口；4、真空泵；5、连接管；6、压缩泵；7、施工口；8、缓冲罐；9、输气管；10、电磁开关阀；11、出水管；12、电磁开关阀；13、操控房；14、米字形钢筋；15、燃液输入管；16、里层钢筋；17、磁力光导盒；18、浮球；19、镂空导管；20、刻度标记；21、抽水管；22、燃液输出管；23、输出口；24、出水管；25、出液管；26、电梯通道；27、壳体里表面；28、超声波探头；29、焊点；30、水泥台阶；31、原土层；32、三合土夯实填埋层；33、浇注水泥；34、钉形凹槽；35、喷膜层；36、光导线穿管；37、环形密封体；38、环形密封体；39、环形密封体；40、燃液输入管；41、电磁开关阀；42、单向阀；43、扳手；44、地平面；45、电磁开关阀；46、电磁开关阀；47、排气管；48、注气口封盖；49、抽气管；50、担杆；51、光导线密封穿管；52、穿管连接口；53、台阶；54、输入管连接口；55、连接头；56、丝杆；57、丝杆头；58、抽排气管连接口；59、密封圈；60、平面；61、活台阶；62、挂钩；63、钢丝绳；64、卷轮；65、步进电机；66、三脚架；67、超声波压力计连接口；68、转轴；69、密封圈；70、施工口封盖；71、卡槽；72、担杆；73、丝杆；74、扳手；75、吊装环；76、压力计密封穿管；80、输出口封盖；81、密封圈；82、电磁开关阀；83、担杆；84、扳手；85、丝杆；86、电磁开关阀；87、光导电缆线；88、光导照明灯；89、读数器；90、控制柜；总开关；92、仪表；93、显示屏；94、键盘；95、工控机；96、逆变器；97、电池组。

它的外形和结构如图1、图2和图3所示，椭圆形中空罐体2上有三个开口，分别是，注气口3、施工口7和输出口23，以及三个开口上的封盖，注气口封盖48、施工口封盖70和输出口封盖80。在注气口封盖48上开有输入管连接口54，穿管连接口52和抽排气管连接口58以及超声波压力计连接口67；在输入管连接口54的上方装有燃液输入管40、下方装有燃液输入管15；穿管连接口52的上方装有光导线密封穿管51，密封穿管51内的电缆线连接到控制柜90，下方装有光导线密封穿管36，穿管36内的多股光导电缆线87连接到磁力光导盒17内。抽排气管连接口58的上方装有排气管47，排气管47上装有电磁开关阀46和电磁开关阀45，电磁开关阀45的另一端有连接管5连接真空泵4，连接口58的下方装有抽气管49。超声波压力计连接口67的下面装有超声波压力计，上面装有压力计密封穿管76，密封穿管76内的电缆线连接到控制柜90。施工口封盖70上装有吊装环75和卡槽71。在输出口封盖80上，开有抽水管连接口，燃液输出管连接口和超声波探头连接口；在抽水管连接口的左边连接有抽水管21，抽水管连接口的右边通过电磁开关阀86连接出水管24，燃液输出管连接口的左边连接有燃液输出管22，燃液输出管连接口的右边通过电磁开关阀82连接出液管25。超声波探头连接口的左边连接有超声波探头28，右边是探头输出电缆。在罐体2上方地平面44上装有真空泵4并有连接管5连接到电磁开关阀45上，压缩泵6的入口接天然气的来源管道，压缩泵6的出口通过燃液输入管40连接到输入管连接口54的上方，在输入管连接口54的上还串接有单向阀42。

在椭圆形中空罐体2内装有刻度标记20，与刻度标记20相对应的地方，装有镂空导管19，镂空导管19内装有带磁铁的浮球18，镂空导管19面对刻度标记20的一面装有磁力光导盒17，磁力光导盒17可以跟随浮球18上下移动。磁力光导盒17上面对刻度标记19的一面装有光导照明灯88和读数器89，磁力光导盒7的下面有光导电缆线87通过光导线穿管36连接到工控机。

为了降低成本和增加罐体2的强度，罐体2采用钢筋水泥结构，在灌装水泥时添加水泥增强剂，水泥增强剂的添加量按要求进行；罐体2内的钢筋为双层栅格，外层钢筋1和里层钢筋16，如图6所示，栅格之间有米字形钢筋14连接，钢筋各连接点之间用电焊工艺焊接。

为了使罐体2上的三个开口与封盖之间密封，如图5所示，在罐体2上三个开口处的内测装有环形密封体37、38、39，环形密封体的一部分埋入水泥中，并与罐体2内的钢筋焊接在一起。

为了使罐体2上的三个开口与封盖之间密封，封盖48与环形密封体37接触的地方为一平面60，平面60上开有密封槽，密封槽内装有密封圈59。如图11所示，为了锁紧封盖，在封盖48的上方装有活动的丝杆56，丝杆56上装有担杆50，丝杆头57上装有扳手43。

由于施工口3的密封盖70比较重，为了密封盖70的方便开合，密封盖70的边缘装有转轴68，施工口3的密封盖70中间装有卡槽71，丝杆73下端突起的台阶可以很方便的放入卡槽71内；施工口3的上方装有三脚架66，三脚架66上装有步进电机65，步进电机65的轴通过减速器连接卷轮64，卷轮64上卷有钢丝绳63，钢丝绳63的一端是挂钩62，挂钩62挂在密封盖70上的吊装环上，如图13、14所示。

为了方便维修人员到罐体输出口23，在罐体输出口23到地面建有电梯通道26；电梯通道26内装有电梯，出水管24和出液管25也从电梯通道26内引出到地面44上面，出水管24接电磁开关阀12，燃气出液管25通过电磁开关阀10，接缓冲罐8，缓冲罐8的输出口接燃气的输出系统。

为了使罐体2稳固，在罐体2的下方建有水泥台阶30，水泥台阶30是钢筋水泥结构，在灌装水泥时同样添加水泥增强剂，增强剂的添加量按要求进行，它的大小与在罐体2的直径相同，在罐体2周围有三合土夯实填埋层32，如图3所示。

为了增加罐体2内部的光滑度，减少罐体2內部杂质的产生，在罐体2的内部表面上加工有钉形凹槽34，并附着有喷膜层35，如图8所示。

图17是储气装置控制柜90的示意图，控制柜90底部装有畜电池电池组97，电池组97上面是逆变器96，控制柜90内还装有驱动和控制系统以及工控机，上述的各电磁开关阀都受它的控制，控制柜90的台面上装有仪表盘，键盘94和显示屏93。控制柜90的底下有外接电源和与控制阀、传感器、报警相连的电缆线。

储气装置的方块图如图18所示，图中信息输出及强行控制系统，指的是储气装置的数据信息与上一级管理信息相通，上一级在必要时有权对本控制系统进行强行控制。地面环境报警，包括地面各种监控和漏气检测的报警；罐內压力报警由超声波压力计担任。来气计量显示由气体计量仪完成，储气总量显示根据液位监控系统，光导液位监控，罐內读数器读出的光栅刻度标记计算出来，显示屏输出气量显示并数据输出。超声波水位监控由罐內超声波探头完成，驱动控制部分，控制着真空泵，加压泵，放气阀，抽水泵，储液输出阀，液化气输出阀等机构的动作，另有电源的供给和备用部分。

储气装置可以储放LNG气体，也可以CNG气体，如何将气田生产的天然气净化处理，再经超低温(-162℃)加压液化形成LNG气体，已是成熟公开技术，不在本申请技术之列。

储气装置的电子电路属公知技术，这里不再赘述。

具体实施方式

实施例1：

它的外形和结构如图1、图2和图3所示，储气装置罐体2的周围用三合土填埋，如图4所示，首先根据所要设计的储气量计算出储气罐的大小，以中等城市郑州市为例，郑州市天然气日用气量按600万立方米计算，LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600。如计划储备1天的用气量，就要兴建1万立方的储气罐，储气罐内直径26米。LNG加气站储罐设计压力为1.6MPa，操作压力为1.2MPa，实际正常的工作压力在0.4-1.0MPa之间，这里罐壁厚40cm，承受压力大于10MPa，远大于地面储气罐压力要求。挖坑直径29米，深32米，在坑底部浇注直径26米高0.5米的钢筋水泥台阶30。72小时后再在上面进行罐体2的建造，椭圆形中空罐体2采用钢筋水泥结构，钢筋直径12毫米间隔两根一根18毫米，罐体2内的钢筋为双层栅格，外层钢筋1和里层钢筋16，如图6所示，栅格之间有米字形钢筋14连接，钢筋各连接点之间用电焊工艺焊接。水泥采用国产硅酸盐水泥，水泥标准是：《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)，水泥标号P.052.5，该水泥强度高，三天抗压强度达27兆帕，高于国家标准4兆帕，具有较高的抗渗、抗侵蚀性，性能稳定，适合用于机场、隧道、道路、桥梁及高层建筑等工程。在灌装水泥时添加水泥增强剂，具有很好的抗裂性、抗渗透性，水泥增强剂的添加量按要求进行。罐体2的双层钢筋栅格，每向上施工2米下面用三合土夯实1米，直至封顶。在罐体输出口23到地面44建有电梯通道26，电梯通道26内装有电梯，出水管24和出液管25也从电梯通道26内引出到地面44上面，出水管24接电磁开关阀12，燃气出液管25通过电磁开关阀10，接缓冲罐8，缓冲罐8的输出口接燃气的输出系统，如图3所示。

椭圆形中空罐体2上有三个开口，分别是，注气口3、施工口7和输出口23，以及三个开口上的封盖，注气口封盖48、施工口封盖70和输出口封盖80。在注气口封盖48上开有输入管连接口54，穿管连接口52和抽排气管连接口58；在输入管连接口54的上方装有燃液输入管40、下方装有燃液输入管15；穿管连接口52的上方装有光导线密封穿管51，下方装有光导线密封穿管36，抽排气管连接口58的上方装有排气管47，排气管47上装有电磁开关阀46和电磁开关阀45，电磁开关阀45的另一端有连接管5连接真空泵4，连接口58的下方装有抽气管49。施工口封盖70上装有吊装环75和卡槽71。在输出口封盖80上，开有抽水管连接口，燃液输出管连接口和超声波探头连接口；在抽水管连接口的左边连接有抽水管21，抽水管连接口的右边通过电磁开关阀86连接出水管24，燃液输出管连接口的左边连接有燃液输出管22，燃液输出管连接口的右边通过电磁开关阀82连接出液管25。超声波探头连接口的左边连接有超声波探头28，右边是探头输出电缆。在罐体2上方地平面44上装有真空泵4并有连接管5连接到电磁开关阀45上，压缩泵6的入口接天然气的来源管道，压缩泵6的出口通过燃液输入管40连接到输入管连接口54的上方，在输入管连接口54的上还串接有单向阀42。

在椭圆形中空罐体2内装有刻度标记20，与刻度标记20相对应的地方，装有镂空导管19，镂空导管19内装有带磁铁的浮球18，镂空导管19面对刻度标记20的一面装有磁力光导盒17，磁力光导盒17可以跟随浮球18上下移动。磁力光导盒17上面对刻度标记19的一面装有光导照明灯88和读数器89，磁力光导盒7的下面有光导电缆线87通过光导线穿管36连接到工控机。

罐体2上的三个开口与封盖之间的密封，如图5所示，在罐体2上三个开口处的内测装有环形密封体37、38、39，环形密封体的一部分埋入水泥中，并与罐体2内的钢筋焊接在一起。三个开口上分别装有封盖，封盖48与环形密封体37接触的地方为一平面60，平面60上开有密封槽，密封槽内装有密封圈59。如图11所示，为了锁紧封盖，在封盖48的上方装有活动的丝杆56，丝杆56上装有担杆50，丝杆头57上装有扳手43。

由于施工口3的密封盖70比较重，为了密封盖70的方便开合，密封盖70的边缘装有转轴68，施工口3的密封盖70中间装有卡槽71，丝杆73下端突起的台阶可以很方便的放入卡槽71内；施工口3的上方装有三脚架66，三脚架66上装有步进电机65，步进电机65的轴通过减速器连接卷轮64，卷轮64上卷有钢丝绳63，钢丝绳63的一端是挂钩62，挂钩62挂在密封盖70上的吊装环上，如图13、14所示。

图17是储气装置控制柜90的示意图，控制柜90底部装有畜电池电池组97，电池组97上面是逆变器96，当外部电源断电时，自动切换为内部储电装置供电。控制柜90内还装有驱动和控制系统以及工控机，上述的各电磁开关阀都受它的控制，控制柜90的台面上装有仪表盘，键盘94和显示屏93。控制柜90的底下有外接电源和与控制阀、传感器、报警相连的电缆线，储气装置的方块图如图18所示。

实施例2：

它的原理和结构与实施例1基本相同，只是在罐体2内部的水泥表面上加工有钉形凹槽34，并附着有喷膜层35，如图8所示，增加了罐体2内部的光滑度，减少罐体2內部杂质的产生。在浇注水泥33时，在壳子板上钉上钉子，钉子伸出壳子板的长度为0.5厘米，钉子之间的间距30厘米，在水泥没有干透的时候，将带钉子的壳子板取下，这样在罐体2的内部就留下了间距30厘米深0.5厘米的钉形凹槽34。水泥工程完工后，罐內表面浮渣清理干净，用热喷涂工艺，喷热缩膜厚度0.5毫米左右。

大型地下燃气储气装置是一套由工控机控制的全自动系统，首次完成注气后，可以做到无人值守，当网线管路停止供气或供气不足时，电磁开关阀10自动打开，经缓冲罐8自动向网线管路供气。当外来气源充足时电磁开关阀41自动打开，向罐內补充LNG，长期使用罐內底部产生积水到达超声波探头28时，放水电磁开关阀12打开自动放水，水位降到超声波探头28以下位置时放水自动停止。以上实施例是以郑州市一天用气的储备量设计，罐体的大小可以根据需求放大或缩小。如在北京、上海特大城市使用就需要加大储气量，不但罐体可以增大，还可以将多个罐体并联起来使用。储该气装置不但可以储备LNG、CNG，以及其它一些易燃易爆炸气体，还可以储备汽油、煤油等易燃易爆炸液体。该储气装置初期基建投入较大，但维护费用低，使用寿命时间长，性价比高，对促进我国的社会主义建设，和提高城市人民生活水平起到积极的作用，同时也能提高企业的经济效益。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，如椭圆形中空罐体，也可以是中空球形体也可以是桶形中空圆柱体，均未脱离本发明的技术范围，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。