PL249121B1 - Podziemny magazyn, zwłaszcza na skroplony gaz ziemny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest podziemny magazyn, zwłaszcza na skroplony gaz ziemny LNG charakteryzuje się tym, że zabudowany jest w poeksploatacyjnym szybie kopalnianym (4) w postaci sekcji (16), zbudowanych z co najmniej jednego zbiornika kriogenicznego (5) w poziomie i dwóch zbiorników kriogenicznych (5) w pionie, usytuowanych w klatkach samonośnych (6), przy czym zbiornik (5) posiada połączenia rurowe (10) z pompami kriogenicznymi (7), a sekcja (16) posadowiona jest na dnie (11) szybu kopalnianego (4) na stopie szybowej (13), a obok sekcji (16) usytuowany jest przedział drabinowy (9) wraz z rurociągiem odmetanowania (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest podziemny magazyn, zwłaszcza na skroplony gaz ziemny (LNG).

Skroplony gaz ziemny (z ang. Liquefied Natural Gas) to czysty gaz ziemny, składający się głównie z metanu, niewielkiej ilości etanu oraz niewielkiej ilości cięższych węglowodorów. W skroplonym gazie ziemnym mogą być również rozpuszczone niewielkie ilości azotu, który często występują w złożach gazu ziemnego. Ze względu na to, że LNG występuje w niskiej temperaturze i pobiera ciepło z otoczenia, jest przechowywany w izolowanych zbiornikach kriogenicznych, w temperaturze poniżej -162°C. Zaletą skraplania gazu jest fakt zmniejszania jego objętości 630-krotnie, skutkujące zwiększeniem gęstość energii, które to zjawisko jest szczególnie korzystne przy dystrybucji, transporcie i magazynowaniu gazu w tej formie. LNG jest bardzo dobrym nośnikiem energii, który może być wykorzystany w wielu obszarach gospodarki, a ze względów na wysoką liczbę oktanową 130 oraz duży stopień czystości, może być wykorzystywany jako paliwo silnikowe w transporcie samochodowym. Przechowywanie gazu ziemnego w stanie ciekłym jest bardzo efektywne, gdyż stosunek objętości gazu do objętości cieczy wynosi 630:1. Stan ciekły umożliwia alternatywne metody transportowania szczególnie tam, gdzie użycie konwencjonalnych gazociągów nie jest możliwe. Przy czym LNG w normach i standardach klasyfikowany jest jako płyn niebezpieczny i łatwopalny. Duża gęstość energii pozwala na magazynowanie skroplonego gazu w zbiornikach przy terminalach rozładunkowych. Po regazyfikacji gaz taki może być bezpośrednio kierowany do sieci.

Skroplony gaz ziemny jest magazynowany w kriogenicznych zbiornikach prefabrykowanych o objętości od kilku do ponad stu m³ (najczęściej 60 m³). Wnętrze takich zbiorników wykonane jest z nierdzewnej stali, a obudowa zewnętrzna - ze stali konstrukcyjnej, zabezpieczonej powłoką antykorozyjną, która też ma za zadanie odbijanie ciepła od promieniowania słonecznego. Istotną częścią takiego zbiornika jest wielowarstwowa izolacja termiczna oraz wysoka próżnia, która pozwala na utrzymanie cieczy LNG w temperaturze -162°C. Zbiorniki takie mogą być instalowane pod oraz nad ziemią.

Kolejnym rodzajem zbiorników mogących magazynować LNG jest zbiornik pojedynczy, cechuje się możliwością przechowywania nisko temperaturowych substancji jedynie w zbiorniku wewnętrznym, zbiornik zewnętrzny mieści jedynie izolacje kriogeniczne oraz ewentualne opary gazu ale nie rozlany produkt. Kolejnym typem zbiorników są zbiorniki dwukomorowe, różnią się od pojedynczych możliwością niezależnego pomieszczenia całego wycieku skroplonego gazu. Celem zbiornika zewnętrznego jest pomieszczenie całego wycieku, ale nie oparów powstałych na jego skutek. Ostatnim rodzajem zbiorników na skroplony gaz ziemny jest zbiornik pełnokomorowy. Cechuje się tym, że zarówno zbiornik wewnętrzny i zewnętrzny jest w stanie pomieścić cały rozlany gaz oraz jest w stanie kontrolować opary powstałe na skutek takiego wycieku.

Zbiorniki do magazynowanie LNG są powszechnie używane na świecie, zazwyczaj wiąże się to z wyznaczaniem sporych stref bezpieczeństwa wokół i dużych nakładów finansowych. Celem wynalazku jest podziemna konstrukcja zapewniająca użyteczność wykorzystania szybów kopalnianych.

Istotą wynalazku jest podziemny magazyn zwłaszcza na skroplony gaz ziemny (LNG) charakteryzujący się tym, że zabudowany jest w poeksploatacyjnym szybie kopalnianym w postaci sekcji, zbudowanych z co najmniej jednego zbiornika kriogenicznego w poziomie i dwóch zbiorników kriogenicznych w pionie, usytuowanych w klatkach samonośnych, przy czym zbiornik posiada połączenia rurowe z pompami kriogenicznymi, a sekcja posadowiona jest na dnie szybu kopalnianego na stopie szybowej. Obok sekcji usytuowany jest przedział drabinowy wraz z rurociągiem odmetanowania. Pod gruntem znajduje się stacja załadunku i regazyfikacji. Podziemny magazyn zabezpieczony jest włazem.

Wynalazek znajduje zastosowanie w sieci magazynów LNG zapewniającej ciągłość dostaw i bezpieczeństwo energetyczne infrastruktury krytycznej w sytuacji ograniczonych dostaw, zwłaszcza jako terminal magazynowo przeładunkowy.

Przestrzeń magazynowa jest usytuowana w rurze szybowej szybu kopalni stanowiącej korpus konstrukcji. Szyb ten ze względu na zakończenie prac górniczych i oddanie kopalni do likwidacji zostałby ponownie zaadoptowany do nowego celu i wykorzystany gospodarczo.

Użyteczność wykorzystania szybów kopalnianych polega na zredukowaniu kosztów budowy konstrukcji nośnej, zredukowaniu kosztów likwidacji szybu, zapewnieniu bezpieczeństwa magazynu w sytuacji kryzysowej poprzez jego ukrycie pod ziemią. Konstrukcja wynalazku pozwala na podniesienie bezpieczeństwa magazynu i zapewnienia dostaw medium do infrastruktury krytycznej takiej jak np. szpitale, zakłady produkcyjne itp. poprzez usytuowanie zbiorników pod ziemią. Zaletą rozwiązania jest re dukcja kosztów związanych z budową magazynu poprzez wykorzystanie istniejących wyrobisk udostępniających w postaci szybów oraz zwiększenie zysków wynikających z dzierżawy lub sprzedaży infrastruktury pokopalnianej w innych celach aniżeli likwidacja. Warto nadmienić, iż na terenach likwidowanych kopalń znajduje się zwykle więcej niż jeden szyb oraz cała infrastruktura kolejowa, która po nieznacznej przebudowanie, mogłaby posłużyć do transportu cystern LNG. Konstrukcja magazynu według wynalazku jest segmentowa i pozwala na wyciąganie i opuszczanie pojedynczego zbiornika lub segmentu zbiorników.

Wynalazek przedstawiony jest na rysunku na którym fig. 1 pokazuje podziemny magazyn w widoku w pionie, a fig. 2 w widoku z góry, z widocznymi zbiornikami po dwa w poziomie, obok siebie.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie realizacji.

Szyb pokopalniany 4 o średnicy 8 m i dowolnej głębokości, po likwidacji klasycznymi metodami likwidacji szybów poprzez zabezpieczenie podszybi na przykład tamą izolacyjną z korkami izolacyjnymi, a następnie zasypaniem szybu materiałami używanymi do zasypu takimi jak skała płonna, żużel czy popioły lotne do poziomu około -250 m od powierzchni. Na dnie 11 szybu 4 wykonana jest żelbetowa stopa szybowa 13, która odizoluje materiał zasypowy od magazynu 8 posadowiona jest sekcja 16 złożona z dwóch zbiorników kriogenicznych 5 w poziomie i dwóch zbiorników kriogenicznych 5 w pionie. W przykładzie jest sześć sekcji 16, co daje dwanaście zbiorników kriogenicznych 5, gdzie każdy zbiornik 5 jest o średnicy 3,40 m i wysokości 19,40 m zabudowanych w stalowych klatkach samonośnych 6. Wielkość stopy żelbetowej 13 jest dopasowana do zastałych warunków geomechanicznych i docelowej wielkości magazynu 8. Przez magazyn 8 rozumie się całość elementów od 3-13. Pod powierzchnią gruntu 1 znajduje się stacja załadunku i regazyfikacji 2. Cała konstrukcja magazynu 8 zabezpieczona jest włazem 3. Każdy zbiornik kriogeniczny 5 posiada zawory kriogeniczne 12 i połączenia rurowe 10 z pompami kriogenicznymi 7. Obok sekcji 16 zbiorników kriogenicznych 5 usytuowane są przedział drabinowy 9 i rurociąg odmetanowania 15. Całość zabezpieczona jest płytą żelbetową z włazem 3. 14 to kolumna zasypowa. Właz 3 ma funkcję rewizyjno-serwisową. Taka konstrukcja pozwala na osiągnięcie pojemności magazynowej 2140 m² co odzwierciedla pojemność około 67 cystern kontenerowych używanych w transporcie drogowym. Energia elektryczna zasilająca infrastrukturę do regazyfikacji i transportu medium magazynowanego może być dodatkowo pozyskiwana w procesie spalania metanu w silniku tłokowym zasilanym metanem ujętym z pobliskich wyrobisk instalacją odmetanowania. Gaz pobierany z rurociągu odmetanowania wyrobisk znajdujących się w pobliżu magazynu wykorzystywany jest do napędzania urządzeń infrastruktury magazynowej (np. parowniki, pompy kriogeniczne, oświetlenie) poprzez jego spalanie w silnikach tłokowych zlokalizowanych w pobliżu magazynu.

Claims (3)

1. Podziemny magazyn, zwłaszcza na skroplony gaz ziemny (LNG), znamienny tym, że zabudowany jest w poeksploatacyjnym szybie kopalnianym (4) w postaci sekcji (16), zbudowanych z co najmniej jednego zbiornika kriogenicznego (5) w poziomie i dwóch zbiorników kriogenicznych (5) w pionie, usytuowanych w klatkach samonośnych (6), przy czym zbiornik (5) posiada połączenia rurowe (10) z pompami kriogenicznymi (7), a sekcja (16) posadowiona jest na dnie (11) szybu kopalnianego (4) na stopie szybowej (13), a obok sekcji (16) usytuowany jest przedział drabinowy (9) wraz z rurociągiem odmetanowania (10).

2. Podziemny magazyn, według zastrz. 1, znamienny tym, że pod gruntem (1) znajduje się stacja załadunku i regazyfikacji (2).

3. Podziemny magazyn, według zastrz. 1, znamienny tym, że zabezpieczony jest włazem (3).