一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构的制作方法

1.本实用新型涉及氨的储存技术领域，具体是一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构。


背景技术：

2.氨作为零碳燃料和氢能载体，对实现“双碳”目标将具有重要意义，在构建“氢能社会”方面有望发挥重要作用，国际社会对这一观点逐渐达成共识。
3.现在主流的储存氨气的方式为液化后在地面钢罐进行储存，分为全压式和冷冻式储罐。该储存方式，无论是压缩还是冷却，均需消耗大量能源，储罐还需占用大面积土地。贮存液氨的储罐属于危险化学品重大危险源，一旦爆炸人很难逃离并导致中毒，会造成灾害性的严重事故。
4.基于此设计一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，采用的是废弃盐穴内本就充满的盐水，利用氨气极易溶于盐水的特性，同时本结构可充分利用井盐矿山已建地面设施和管线，主要储存氨的空间位于地下几百至上千米深度，占地少，氨气泄露和爆炸的风险小。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，氨气是一种无色、有刺激性恶臭的有毒气味的气体，在地面储存氨一般以液态形式存在，即为液氨。贮存液氨的容器一旦爆炸，密度比空气大的液化气体氨在设备或管道破裂处会以15
°
～30
°
角呈锥形扩散，毒气影响宽度可达1000m或更大，人难以逃离以致中毒，会造成灾害性的严重事故，引起大面积污染和人员伤亡。因此，从设计、制造、安装、使用、检验都必须严格执行压力容器有关安全规定，严格执行安全操作和定期技术检验制度，严禁超温、超压、超装。因此，采用氨气溶于盐水形成盐氨水的方式在地下盐穴存储氨气，氨气在盐水中的溶解度极高，一般能达到1：0.6kg以上溶解度，无需加压即可大规模稳定存储，且盐穴位于地下几百至千米深度，氨气极难泄露到地面。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，所述结构包括盐氨水储存装置，所述盐氨水储存装置包括氨气压缩机、分配控制装置和浓盐氨水罐，所述氨气压缩机与浓盐氨水罐连接，所述浓盐氨水罐的内部储存有盐水，盐水采用的是废弃盐穴内本就充满的盐水，用于充分溶解氨气形成盐氨水，所述浓盐氨水罐与分配控制装置通过盐氨水注入泵连接，所述分配控制装置与地下溶腔连接，地下溶腔的空间大，适合大量储存盐氨水，所述分配控制装置包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门。
7.进一步的，所述第一阀门与第二阀门连接，所述第二阀门与第三阀门连接，所述第三阀门与第四阀门连接，所述第四阀门与第一阀门连接，形成一个闭环结构，所述第二阀门分别与地下溶腔的一端、浓盐氨水罐连接，所述第四阀门分别与地下溶腔的另一端、盐氨水注入泵连接，所述第一阀门分别与地下溶腔的一端、盐氨水注入泵连接，所述第三阀门分别
与地下溶腔的另一端、浓盐氨水罐连接。
8.进一步的，还包括盐氨水循环装置，所述盐氨水循环装置包括盐氨水循环泵、换热器、汽水分离器和淡盐氨水罐，所述浓盐氨水罐与换热器通过盐氨水循环泵连接，换热器用于加热盐氨水分离出氨气，所述换热器与汽水分离器连接，分离出的氨气通过汽水分离器输送出去，所述淡盐氨水罐分别与盐氨水注入泵、汽水分离器连接，由于加热之后不能完全分离盐水与氨气，只能分离出部分氨气，剩下的还是盐氨水，只不过盐氨水的浓度变小了，浓度变小的盐氨水进入淡盐氨水罐。
9.作为优选的，所述盐氨水循环装置还包括制冷机组和冷凝器，所述制冷机组分别与换热器、冷凝器连接，所述冷凝器与汽水分离器连接，制冷机组和冷凝器用于液化分离出的氨气，同时制冷机组工作后产生的余热(即废热)进行回收，用来在换热器中对盐氨水进行加热，提高氨气分离的效率。
10.进一步的，所述分配控制装置、盐氨水注入泵、盐氨水循环泵、淡盐氨水罐、氨气压缩机与浓盐氨水罐之间均设置有阀门开关，所述盐氨水注入泵与分配控制装置之间、盐氨水循环泵与换热器之间、汽水分离器与淡盐氨水罐之间均设置有阀门开关。
11.本实用新型的有益效果是：
12.1、本实用新型利用井盐矿山开采后的地下废弃盐穴储存氨气，因地下盐穴体积极其巨大，单个盐穴一般能达到80万立方米以上，在地下储存占地仅为两个井口房的面积共20平米，能储存约48万吨氨，而按同等储能规模只在地面建设5000立方米液氨储罐，仅储罐占地40万平方米。
13.2、地面储存需对氨气加压液化或长时间制冷，会消耗大量能源。而本实用新型仅需让氨气在常压下溶解在盐水中，提取时从地下返回的盐氨水因地层压力降低，自然分离出部分常温氨气，而氨气液化用的制冷机组的废热回收用于盐氨水的加热提高氨气回收率，本实用新型的整体效率高于地面储存方案的整体效率。
14.3、本实用新型利用地下废弃盐穴的空间大规模存储氨，地面占地小，存储安全性高，可长时间储存，同时可充分利用井盐矿山已建生产管线和设备，输送距离短，新增投资少。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为当关闭第二阀门和第四阀门时，浓盐氨水罐内的饱和盐氨水的流向结构示意图；
17.图3为当关闭第一阀门和第三阀门时，浓盐氨水罐内的饱和盐氨水的流向结构示意图；
18.图4为本实用新型的分配控制装置的结构示意图；
19.图中：1-氨气压缩机、2-浓盐氨水罐、3-盐氨水注入泵、4-分配控制装置、6-地下溶腔、8-盐氨水循环泵、9-换热器、10-汽水分离器、11-冷凝器、12-制冷机组、13-淡盐氨水罐、20-第一阀门、21-第二阀门、22-第三阀门、23-第四阀门。
具体实施方式
20.使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
22.实施例1：
23.如图1至图4所示，一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，该结构包括盐氨水储存装置，盐氨水储存装置包括氨气压缩机1、分配控制装置4和浓盐氨水罐2，氨气压缩机1与浓盐氨水罐2连接，浓盐氨水罐2的内部储存有盐水，浓盐氨水罐2与分配控制装置4通过盐氨水注入泵3连接，分配控制装置4与地下溶腔6连接，分配控制装置4包括第一阀门20、第二阀门21、第三阀门22和第四阀门23。储入氨状态时，合成氨车间生产的氨气通过管道或罐车运到采卤车间，然后通过氨气压缩机1泵入浓盐氨水罐2，氨气溶入浓盐氨水罐2内的盐水，形成盐氨水，直至盐氨水浓度接近饱和，饱和的盐氨水通过盐氨水注入泵3泵入分配控制装置4，经由分配控制装置4进入地下溶腔6中，由于地下溶腔6利用的地下废弃盐穴，原本就储存有大量盐水，饱和的盐氨水进入地下溶腔6后，溶入盐水中，形成淡盐氨水，其中一部分淡盐氨水(地下溶腔6内的储量大，浓盐氨水罐2装不下全部的淡盐氨水)经由分配控制装置4进入浓盐氨水罐2中，浓盐氨水罐2中再次通过氨气压缩机1泵入氨气，直至浓盐氨水罐2内的淡盐氨水变成饱和的盐氨水，饱和的盐氨水再次通过盐氨水注入泵3、分配控制装置4进入地下溶腔6，如此反复循环，直至整个循环路径内的盐氨水的浓度接近饱和。
24.盐穴的质量要求：地下溶腔6内的裂隙未与上覆含水层发生连通，地下溶腔6漏失率低，储存在地下溶腔6中的盐氨水能顺畅循环，且地下溶腔6所处的深度不宜超过2000米。
25.盐氨水注入泵3和分配控制装置4可以直接利用废弃井盐矿山(即地下废弃盐穴)已建的采卤泵、配水控制装置。
26.浓盐氨水罐2选用废弃井盐矿山已建卤水池改造而成。
27.实施例2：
28.在实施例1的基础上，本实施例对该结构做出改进，还包括盐氨水循环装置，盐氨水循环装置包括盐氨水循环泵8、换热器9、汽水分离器10和淡盐氨水罐13，浓盐氨水罐2与换热器9通过盐氨水循环泵8连接，换热器9与汽水分离器10连接，淡盐氨水罐13分别与盐氨水注入泵3、汽水分离器10连接。
29.盐氨水循环装置还包括制冷机组12和冷凝器11，制冷机组12分别与换热器9、冷凝器11连接，冷凝器11与汽水分离器10连接。提取氨状态时，浓盐氨水罐2中的饱和的盐氨水通过盐氨水循环泵8泵入换热器9中，通过制冷机组12的废热对盐氨水进行加热，然后加热后的盐氨水则通过汽水分离器10分离出氨气，分离氨气后的淡盐氨水送入淡盐氨水罐13，同时汽水分离器10把分离出的氨气经由冷凝器11液化后通过管道送出去供液氨罐车托运或其它工艺使用。分离氨气后的淡盐氨水从淡盐氨水罐13流向盐氨水注入泵3，注入地下溶
腔6，进行下一次提取氨气循环，如此循环多次，直至汽水分离器10分离出的氨气不能满足浓度要求时停止。
30.分配控制装置4、盐氨水注入泵3、盐氨水循环泵8、淡盐氨水罐13、氨气压缩机1与浓盐氨水罐2之间均设置有阀门开关，盐氨水注入泵3与分配控制装置4之间、盐氨水循环泵8与换热器9之间、汽水分离器10与淡盐氨水罐13之间均设置有阀门开关。阀门开关用于开启或闭合通道，当不需要使用时，工作人员进行关闭。
31.淡盐氨水罐13也选用废弃井盐矿山已建卤水池改造而成。
32.实施例3：
33.在实施例2的基础上，本实施例对分配控制装置4做出改进，第一阀门20与第二阀门21连接，第二阀门21与第三阀门22连接，第三阀门22与第四阀门23连接，第四阀门23与第一阀门20连接，第二阀门21分别与地下溶腔6的一端、浓盐氨水罐2连接，第四阀门23分别与地下溶腔6的另一端、盐氨水注入泵3连接。
34.第一阀门20分别与地下溶腔6的一端、盐氨水注入泵3连接，第三阀门22分别与地下溶腔6的另一端、浓盐氨水罐2连接。当关闭第二阀门21和第四阀门23时，浓盐氨水罐2内的饱和盐氨水的流向：浓盐氨水罐2——盐氨水注入泵3——第一阀门20——地下溶腔6——第三阀门22——浓盐氨水罐2；当关闭第一阀门20和第三阀门22时，浓盐氨水罐2内的饱和盐氨水的流向：浓盐氨水罐2——盐氨水注入泵3——第四阀门23——地下溶腔6——
35.第二阀门21——浓盐氨水罐2。
36.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：包括盐氨水储存装置，所述盐氨水储存装置包括氨气压缩机(1)、分配控制装置(4)和浓盐氨水罐(2)，所述氨气压缩机(1)与浓盐氨水罐(2)连接，所述浓盐氨水罐(2)的内部储存有盐水，所述浓盐氨水罐(2)与分配控制装置(4)通过盐氨水注入泵(3)连接，所述分配控制装置(4)与地下溶腔(6)连接，所述分配控制装置(4)包括第一阀门(20)、第二阀门(21)、第三阀门(22)和第四阀门(23)。2.根据权利要求1所述的一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：所述第一阀门(20)与第二阀门(21)连接，所述第二阀门(21)与第三阀门(22)连接，所述第三阀门(22)与第四阀门(23)连接，所述第四阀门(23)与第一阀门(20)连接，所述第二阀门(21)分别与地下溶腔(6)的一端、浓盐氨水罐(2)连接，所述第四阀门(23)分别与地下溶腔(6)的另一端、盐氨水注入泵(3)连接。3.根据权利要求2所述的一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：所述第一阀门(20)分别与地下溶腔(6)的一端、盐氨水注入泵(3)连接，所述第三阀门(22)分别与地下溶腔(6)的另一端、浓盐氨水罐(2)连接。4.根据权利要求1或3所述的一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：还包括盐氨水循环装置，所述盐氨水循环装置包括盐氨水循环泵(8)、换热器(9)、汽水分离器(10)和淡盐氨水罐(13)，所述浓盐氨水罐(2)与换热器(9)通过盐氨水循环泵(8)连接，所述换热器(9)与汽水分离器(10)连接，所述淡盐氨水罐(13)分别与盐氨水注入泵(3)、汽水分离器(10)连接。5.根据权利要求4所述的一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：所述盐氨水循环装置还包括制冷机组(12)和冷凝器(11)，所述制冷机组(12)分别与换热器(9)、冷凝器(11)连接，所述冷凝器(11)与汽水分离器(10)连接。6.根据权利要求5所述的一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，其特征在于：所述分配控制装置(4)、盐氨水注入泵(3)、盐氨水循环泵(8)、淡盐氨水罐(13)、氨气压缩机(1)与浓盐氨水罐(2)之间均设置有阀门开关，所述盐氨水注入泵(3)与分配控制装置(4)之间、盐氨水循环泵(8)与换热器(9)之间、汽水分离器(10)与淡盐氨水罐(13)之间均设置有阀门开关。

技术总结
本实用新型公开了一种利用地下废弃盐穴储存氨的结构，涉及氨的储存技术领域，包括盐氨水储存装置，盐氨水储存装置包括氨气压缩机、分配控制装置和浓盐氨水罐，氨气压缩机与浓盐氨水罐连接，浓盐氨水罐的内部储存有盐水，浓盐氨水罐与分配控制装置通过盐氨水注入泵连接，分配控制装置与地下溶腔连接，分配控制装置包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门。本实用新型能够利用地下废弃盐穴的空间大规模存储氨，地面占地小，存储安全性高，可长时间储存。长时间储存。长时间储存。


技术研发人员：刘茂宇 刘加杰 李元昭 王鹏 董正亮 吴英
受保护的技术使用者：四川盐业地质钻井大队
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/7/14