本發(fā)明涉及液氫地下存儲，特別地涉及一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氫能作為一種高效清潔的新型能源是實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的最佳選擇，其中，液氫存儲具有能量密度高、儲運規(guī)模大、長距離運輸成本低、工作壓力低、安全性好等優(yōu)點，是滿足未來逐漸增長的加氫需求下更優(yōu)的選擇。解決液氫安全高效的存儲問題，是推進液氫應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

2、目前國內(nèi)外液氫存儲均為地上存儲，采用的容器主要有球罐、臥式儲罐和立式儲罐，存在占地面積大和風(fēng)險性高等問題。并且加氫站和用于改造為加氫站的現(xiàn)有加油(氣)站多分布在人口密集區(qū)域，建筑面積有限和安全性要求高，地上儲存液氫難以滿足加氫站的建設(shè)需求。

3、采用地下液氫井存儲液氫，可以有效地節(jié)約建筑面積，提高有限建筑面積內(nèi)液氫的存儲容量，同時液氫的存儲主體設(shè)置在地下，溫度恒定，工作環(huán)境穩(wěn)定，安全性更高。但是目前的地下存儲方案大多是針對氫氣進行設(shè)計的，而對于液氫的存儲不具有很強的參考性，因此本發(fā)明提出一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)針對氫氣的地下存儲方案不適用于液氫的問題，本發(fā)明提出了一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提出的一種地下液氫存儲井，包括外井筒與設(shè)置在所述外井筒內(nèi)的內(nèi)井筒，所述內(nèi)井筒為盛裝液氫的封閉結(jié)構(gòu)且其頂部具有輸液管，所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間設(shè)置有第一絕熱結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)井筒的頂部設(shè)置有第二絕熱結(jié)構(gòu)；

3、其中，所述第一絕熱結(jié)構(gòu)用于隔絕所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間的傳熱；所述第二絕熱結(jié)構(gòu)用于降低所述內(nèi)井筒頂部的溫度，以使所述內(nèi)井筒頂部汽化的液氫再液化。

4、在一個實施方式中，所述第一絕熱結(jié)構(gòu)包括形成于所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間的絕熱間隙，所述絕熱間隙被構(gòu)造為真空狀態(tài)、填充有絕熱填料、設(shè)置有至少一層熱反射屏以及設(shè)置至少一層隔熱層中的一種結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu)的疊加。

5、在一個實施方式中，所述絕熱填料采用絕熱纖維填料、絕熱粉末填料以及絕熱泡沫填料中的一種或多種混合。

6、在一個實施方式中，所述熱反射屏和/或所述隔熱層在所述絕熱間隙中沿所述內(nèi)井筒的徑向分布，且所述熱反射屏和/或所述隔熱層沿所述內(nèi)井筒的徑向向外的方向的分布密度逐漸增大。

7、在一個實施方式中，所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間具有定位組件，所述定位組件使所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間間隔形成絕熱間隙；

8、其中，所述定位組件包括設(shè)置在外井筒底部的用于支撐所述內(nèi)井筒的支撐件、設(shè)置于所述外井筒筒體與所述內(nèi)井筒筒體之間的扶正器、固定在外井筒頂部并連接所述內(nèi)井筒頂部的懸掛繩。

9、在一個實施方式中，所述第二絕熱結(jié)構(gòu)包括布置在所述內(nèi)井筒頂部的內(nèi)部的冷凝盤管，所述冷凝盤管中通入有制冷介質(zhì)。

10、在一個實施方式中，所述內(nèi)井筒的外壁上還包裹有絕熱層，所述絕熱層包括包裹在所述內(nèi)井筒的外壁上的尼龍布以及包裹在所述尼龍布外的鋁箔。

11、在一個實施方式中，所述外井筒與所述內(nèi)井筒的筒身分別采用多個相應(yīng)尺寸的套管沿軸向絲扣連接或焊接而成、底部采用盲管進行封閉，且所述外井筒的頂部采用預(yù)留有接口的法蘭盲板密封、所述內(nèi)井筒的頂部采用預(yù)留有接口的盲管密封。

12、第二方面，本發(fā)明提出的一種地下液氫存儲系統(tǒng)，包括上述的地下液氫存儲井以及制冷組件、傳感組件；

13、所述制冷組件與設(shè)置在內(nèi)井筒內(nèi)部的頂部位置的冷凝盤管連接，用于向所述冷凝盤管中輸送制冷介質(zhì)；

14、所述傳感組件包括溫度傳感器、壓力傳感器以及真空傳感器，所述溫度傳感器與所述壓力傳感器的檢測端依次穿過外井筒頂部的法蘭盲板與內(nèi)井筒頂部的盲管后設(shè)置在所述內(nèi)井筒的內(nèi)部，所述真空傳感器的檢測端穿過所述法蘭盲板后設(shè)置在所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間的絕熱間隙中。

15、第三方面，本發(fā)明提出的一種上述的地下液氫存儲井的構(gòu)建方法，包括：

16、在鉆井完成后的井中下入預(yù)設(shè)尺寸的外套管作為外井筒，在所述外套管與所述井的井壁之間灌注水泥進行固井；

17、在所述外套管中下入預(yù)設(shè)尺寸的內(nèi)套管作為內(nèi)井筒，并且在所述外套管與所述內(nèi)套管之間設(shè)置定位組件，使所述外套管與所述內(nèi)套管之間彼此間隔形成絕熱間隙；

18、在所述絕熱間隙處以及所述內(nèi)井筒的頂部分別構(gòu)設(shè)置相應(yīng)的絕熱結(jié)構(gòu)以及傳感組件，在所述內(nèi)井筒的頂部設(shè)置制冷組件，之后封閉所述外井筒。

19、上述技術(shù)特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術(shù)特征來替代，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。

20、本發(fā)明提供的一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具備有以下有益效果：

21、本發(fā)明的一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)，在地下構(gòu)建液氫存儲井，減小地面空間的占用，同時地下環(huán)境條件穩(wěn)定、安全性高；并且利用絕熱組件可以很好地維持液氫存儲所需的低溫狀態(tài)，實現(xiàn)液氫的高效存儲。

技術(shù)特征：

1.一種地下液氫存儲井，其特征在于，包括外井筒與設(shè)置在所述外井筒內(nèi)的內(nèi)井筒，所述內(nèi)井筒為盛裝液氫的封閉結(jié)構(gòu)且其頂部具有輸液管，所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間設(shè)置有第一絕熱結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)井筒的頂部設(shè)置有第二絕熱結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述第一絕熱結(jié)構(gòu)包括形成于所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間的絕熱間隙，所述絕熱間隙被構(gòu)造為真空狀態(tài)、填充有絕熱填料、設(shè)置有至少一層熱反射屏以及設(shè)置至少一層隔熱層中的一種結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu)的疊加。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述絕熱填料采用絕熱纖維填料、絕熱粉末填料以及絕熱泡沫填料中的一種或多種混合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述熱反射屏和/或所述隔熱層在所述絕熱間隙中沿所述內(nèi)井筒的徑向分布，且所述熱反射屏和/或所述隔熱層沿所述內(nèi)井筒的徑向向外的方向的分布密度逐漸增大。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間具有定位組件，所述定位組件使所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間間隔形成絕熱間隙；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述第二絕熱結(jié)構(gòu)包括布置在所述內(nèi)井筒頂部的內(nèi)部的冷凝盤管，所述冷凝盤管中通入有制冷介質(zhì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述內(nèi)井筒的外壁上還包裹有絕熱層，所述絕熱層包括包裹在所述內(nèi)井筒的外壁上的尼龍布以及包裹在所述尼龍布外的鋁箔。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下液氫存儲井，其特征在于，所述外井筒與所述內(nèi)井筒的筒身分別采用多個相應(yīng)尺寸的套管沿軸向絲扣連接或焊接而成、底部采用盲管進行封閉，且所述外井筒的頂部采用預(yù)留有接口的法蘭盲板密封、所述內(nèi)井筒的頂部采用預(yù)留有接口的盲管密封。

9.一種地下液氫存儲系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8任一項所述的地下液氫存儲井以及制冷組件、傳感組件；

10.一種如權(quán)利要求1至8任一項所述的地下液氫存儲井的構(gòu)建方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種地下液氫存儲井及其構(gòu)建方法、存儲系統(tǒng)，該地下液氫存儲井包括外井筒與設(shè)置在所述外井筒內(nèi)的內(nèi)井筒，所述內(nèi)井筒為盛裝液氫的封閉結(jié)構(gòu)且其頂部具有輸液管，所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間設(shè)置有第一絕熱結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)井筒的頂部設(shè)置有第二絕熱結(jié)構(gòu)；其中，所述第一絕熱結(jié)構(gòu)用于隔絕所述外井筒與所述內(nèi)井筒之間的傳熱；所述第二絕熱結(jié)構(gòu)用于降低所述內(nèi)井筒頂部的溫度，以使所述內(nèi)井筒頂部汽化的液氫再液化?；诒景l(fā)明的技術(shù)方案，在地下構(gòu)建液氫存儲井，減小地面空間的占用，同時地下環(huán)境條件穩(wěn)定、安全性高；并且利用絕熱組件可以很好地維持液氫存儲所需的低溫狀態(tài)，實現(xiàn)液氫的高效存儲。

技術(shù)研發(fā)人員：靳曉光,趙向陽,崔曉杰,牛成成,侯緒田,馬蘭榮,程光明,胡昕怡
受保護的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21