高压流体储罐及其构造方法

高压流体储罐及其构造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高压流体储罐及其构造方法。根据本发明，所述高压流体储罐放置于通过挖掘地面所形成的凹穴中，以储存高压流体。所述高压流体储罐包括：罐体，其由气密材料形成并在其中形成有用于储存高压流体的收纳部分，所述罐体通过在纵向方向上按顺序堆叠并耦合多个分段而形成；增强构件，其配置为包围所述罐体，同时与所述罐体分离；在其中放置所述增强构件的回填层，所述回填层由填充所述罐体与所述凹穴之间的空间的回填材料形成；以及用于封闭所述凹穴的栓塞。
【专利说明】
高压流体储罐及其构造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高压流体储罐及其构造方法，且更特别地，涉及能够将高压流体储存 于地下以保证用高压压缩的天然气或压缩空气的安全性和气密性的高压流体储罐及其构 造方法。
【背景技术】
[0002] 稳定的能源供应相当于国家的基础设施。
[0003] 由于产业人口和产业规模的增大，能源需求渐增，但天然资源的枯竭作为限制因 素而影响能源供应，以使得所述需求和能源供应表现出严重的不平衡。
[0004] 在这些情况下，每一个国家的能源政策是试图从三个方面解决需求和能源供应之 间的不平衡。第一，由于常规资源(例如石油或天然气）的开发已达到极限，所以积极开发非 常规能源，例如页岩气或致密底层天然气。第二，开发除化石燃料以外的新能源，例如风力 发电。第三，作为一种改善能源供应和消耗之间的效率的方面的方法，建立使用信息技术 (IT)的智能电网（smart grid)。以上三种方法可理解为互补。
[0005] 为了将能效装置改善为能够及时提供对应于能源需求的能源而导致储存能源的 问题。下文将详细描述此情况。
[0006] 在基荷电站（例如热力发电或核发电）的情况中，一旦进行发电，那么产生一定量 的电能且无法调节量本身。因此，虽然发电量不能处理白天高峰用电时间的所有电力需求， 但发电量远远超过所述需求，且因此被迫丢弃大量产生的电力。为了解决发电量和耗电量 之间的这种分歧，需要在午夜储存过剩电力并在日间高峰时间补充所缺乏的电力供应。 [0007]为此，储存电能是必要的。通常，抽水蓄能发电在储存能量中起重要作用，但是由 于环境问题和场所条件的局限性，不能再指望抽水蓄能发电的能量储存。
[0008] 因此，压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage;CAES)或作为储能装置的 二次电池已成为国家能源战略的关键。目前，预期CAES及二次电池将分别主要用于大容量 储能及小型及中等容量储能。CAES是指一种通过使用由基荷发电（例如，热力发电）或由新 再生发电装置(例如风力发电）所产生的电力来压缩和储存空气，并稍后又通过发电装置 (例如涡轮机或活塞)将压缩空气转换为电力并供应所转换的电力的系统。
[0009] 储能不仅和解决需求与电力供应之间的不平衡的方面高度相关，而且还和电力供 应器的质量高度相关。例如，在风力发电的情况下，由于刮风的时间和强度不是恒定的，所 以无法产生高质量的电力。此外，当大量电力通过风力发电突然产生时，存在引起电力系统 的频率干扰的问题。此外，在解决这种问题方面，储能成为至关重要的概念。
[0010] 因此，就增加能源供应的弹性而言，结合基荷发电来源和新的再生发电来源，CAES 在未来的能源供应中具有战略意义。
[0011]运转中的CAES型发电设备包含德国托夫市发电设备和美国麦金托什发电设备，且 这些发电设备使用通过熔化岩盐层而构造的凹穴作为用于储存压缩空气的空间。但是，为 了客服场所条件的局限性，将沿地下构造的方向来开发CAES储罐。
[0012] 在设计压缩空气的储存设施中，一个要点是保护压缩空气的储存设施的安全性和 气密性。在压缩空气储罐中，在至少约50巴的高压下储存流体，因此，安全性问题是最重要 的问题。此外，当高度压缩流体渗漏岩床中形成的裂痕时，储罐的效率降低，因此，保护安全 性成为另一个重要的技术问题。
[0013] 在实用方面，CAES流体储存站中的关键问题之一是构造的经济可行性问题。这是 因为虽然从战略角度来看，使用能源政策是合理的，但当解决经济可行性问题时，CAES的可 用性显着增加。

【发明内容】

[0014] 技术问题
[0015] 本发明的目的是提供一种高压流体储存系统及其构造方法，其能够通过挖掘地下 空间来储存高压流体以便保证安全性和气密性以及经济地构造，并由此增加 CAES的适用 性。
[0016] 技术方案
[0017] 为了实现上述目的，根据本发明的一方面的高压流体储存系统包含:罐体，其埋入 通过挖掘地面所形成的凹穴中以储存高压流体，由气密材料形成，在其中形成有用于储存 高压流体的收纳部件，并通过在其纵长方向上按顺序堆叠及耦合多个节段的方式而形成； 增强构件，其配置为包围罐体，同时与罐体分隔开；回填层，其中埋有增强构件并由填充在 罐体与凹穴之间的回填材料形成；以及用于封闭凹穴的栓塞。
[0018] 此外，为了实现上述目的，一种用于构造根据本发明的一方面的高压流体储存系 统的方法包含:挖掘步骤:在垂直方向上挖掘地面以形成凹穴;填充步骤:填充第一流体以 用于在凹穴中提供浮力；制造罐体的罐制造步骤，其包括:在填充于凹穴中的第一流体上注 入用于构成罐体的下部的下节段;按顺序堆叠并耦合多个主体节段和上节段，所述多个主 体节段和上节段构成下节段上的罐体的主体部分和上部分，和将罐体安设在凹穴中；以及 回填步骤:通过在罐体与凹穴的内壁之间填充回填材料形成回填层，以便将罐体的内部压 力转移到岩床;其中在罐体的制造中，插入到凹穴中的罐体的经制造部分的上端部可通过 第一流体的浮力浮在第一流体的表面上方。
[0019] 有利效果
[0020] 本发明提供一种实用技术，其在维持安全性和气密性的状态下能够在地下深处安 设直径为数米或大于数米和高度为数十米的高压流体储存设备，且因此可提高CAES的可用 性。
[0021] 此外，期望本发明通过提供一种用于经济地构造高压流体储存系统的方法来加快 CAES的商业化。
【附图说明】
[0022] 图1是根据本发明的第一实施例的高压流体储罐的示意性横截面图。
[0023] 图2是说明罐体、连接构件和增强构件组合在图1中所说明的高压流体储罐中的状 态的示意性正视图。
[0024]图3是用于描述节段彼此耦合的程序的示意性分解透视图。
[0025] 图4是沿图3的线a-a截取的示意性横截面图。
[0026] 图5是沿图3的线b-b截取的示意性横截面图。
[0027] 图6是图1中所说明的支撑框架的示意性透视图。
[0028] 图7至图9是说明连接构件的另一种形状的透视图。
[0029] 图10是根据本发明的用于构造流体储罐的方法的示意性流程图。
[0030] 图11和图12是用于描述图10中所说明的构造方法的视图。
【具体实施方式】
[0031] 根据本发明，用于形成罐体的节段包括:下节段，其具有开放式上表面以形成罐体 的下端部；主体节段，其各自具有环形形状并按顺序堆叠和耦合在下节段上；以及上节段， 其堆叠和耦合在主体节段上并具有开放式下表面以形成罐体的上部。
[0032] 在根据本发明的实施例中，进一步提供多个连接构件，所述多个连接构件沿罐体 的外圆周表面配置并在罐体的纵长方向上彼此间隔开，且增强构件安设在连接构件上。
[0033] 此外，增强构件包括以下各个中的至少一个或两个:多个水平增强构件，其配置为 在罐体的纵长方向上彼此间隔开，或多个垂直增强构件，其连接到水平增强构件以横越水 平增强构件并配置为彼此间隔开。
[0034] 特别地，垂直增强构件，其每一个由在纵长方向上按顺序连接的多个节段构件形 成，且所述节段构件安设在连接构件上。
[0035] 此外，虽然垂直增强构件可安设于连接构件上，但水平增强构件可由连接构件支 撑，或水平增强构件与垂直增强构件两者可安设在连接构件上。
[0036] 多个连接构件中的至少一个耦合到罐体，且特别的是，配置在最下部处的连接构 件可连接到罐体。此外，为了增加支撑容量，连接构件可以预定高度间隔耦合到罐体。
[0037]在根据本发明的实施例中，可进一步提供额外焊接构件，其附接到节段的内侧表 面或外侧表面，以相对于节段的上端面或下端面突出。
[0038] 此外，在根据本发明的实施例中，可进一步提供分离涂层、防腐涂层、防水涂层或 绝热涂层中的至少一个。
[0039] 根据本发明的实施例，罐体可由金属材料形成并可进一步设置电连接到罐体的金 属材料的阻蚀剂以便通过电化效应(ga 1 vanic effect)延缓罐体的腐蚀。
[0040] 根据本发明的实施例，节段通过焊接彼此堆叠和耦合，同时彼此间隔开预定距离， 且进一步设置间隔物，当两个节段配置为彼此相邻以进行焊接并可拆卸地附接到所述节段 的上端部或下端部时，所述间隔物中的每一个具有预定高度以便检查节段之间的间隔距 离。
[0041 ]在根据本发明的实施例中，可进一步提供支撑框架，所述支撑框架包括:支撑部 件，其安设在凹穴的底表面上；和安装部件，其形成于支撑部件的上部上且其上安装有罐 体，借此将罐体维持在朝上与凹穴的底表面间隔开的状态中。此外，安装部件可形成为对应 于所述罐体的下表面的形状的形状，或可形成为直径小于罐体的直径的环形形状。
[0042] 此外，可提供一种绑扎器，所述绑扎器从增强部件插入到地面以使得栓塞增强部 件与地面整合。例如，锁栓可被用作绑扎器。
[0043] 在本发明中，在罐体的安设中，第二流体可填充于罐体的经制造部分中以便调节 罐体的经制造部分的浮动力。特别的是，可以排出填充于凹穴中的第一流体以便由此供应 到罐体的经制造部分并用作第二流体以便调节罐体的浮动力。作为另一种用于调节罐体的 经制造部分的浮动力的方法，可逐步排出填充于凹穴中的第一流体以便降低水平。要点在 于，当另一节段随后耦合到经制造部分时，允许操作员通过经由排出第一流体和填充第二 流体使罐体的经制造部分在第一流体的表面上方浮动来确保安全工位。
[0044] 根据本发明的实施例，在罐体的安设中，可通过使用第一支撑单元来固定罐体的 经制造部分的位置，以使得罐体的经制造部分不会在凹穴中偏置，同样，可通过使用第二支 撑单元将耦合到罐体的经制造部分的主体节段或上节段支撑在罐体的经制造部分上方。
[0045] 此外，在根据本发明的实施例中，在回填步骤中，可在将第三流体填充到罐体中后 填充回填材料，以防止罐体由于回填材料的压力而变形。此处，水或压缩空气可被用作第三 流体，且可一起填充水和压缩空气以承受由回填材料所引起的浮力和压力。可以时间间隔 分别填充回填材料或可一次性彻底填充回填材料。当分别进行填充且将水用作第三流体 时，可将水填充到等于或高于回填材料的高度的高度。当一次性进行填充时，可将第三流体 完全填充于罐体中。然而，当将水用作第三流体时，由于罐体的自重过度增加，所以可一起 填充压缩空气和水。
[0046] 可使用可通过与水进行反应而固化的水固化材料作为回填材料，例如薄浆材料、 水泥、乳状物或砂浆。此外，在回填步骤中，可通过施加压力来注入回填材料，同时将第一流 体填充于凹穴中。
[0047] 在根据本发明的实施例中，在横越凹穴的长度方向的方向上挖掘凹穴的内壁，接 着沿凹穴的内壁将环形模具安设在经挖掘部分的上方，并接着将填充材料置放在模具与凹 穴的内壁之间，由此形成栓塞。
[0048] 用于实施本发明的模式
[0049] 本发明涉及一种高压流体储存槽及其构造方法。
[0050] 此外，在本发明中，"高压流体"表示以至少约50巴的高压压缩以操作CAES的空气， 但并不排除可通过施加压力压缩的可压缩流体(例如天然气），且压力范围不必限制于至少 约50巴的压力，但所述含义扩展为包含高压，即使当高压低于约50巴，还是需要考虑其安全 性。此外，在本发明中，储罐主要表示用于使用压缩空气储存能量的CAES罐，但所述含义包 含不与发电设施连接的用于纯粹储存的高压储罐。
[0051] 在下文中，参考附图，即根据本发明的高压流体储罐，例如CAES发电系统中的压缩 空气储罐。
[0052]图1是根据本发明的第一实施例的高压流体储存系统的示意性横截面图。图2是说 明罐体、连接构件和增强构件组合在图1中所说明的高压流体储罐中的状态的示意性正视 图，以及图3是用于描述节段彼此耦合的程序的示意性分解透视图。
[0053] 首先，将描述根据本发明的高压流体储罐（下文被称作"储罐"）的总体配置，且随 后将描述详细配置。
[0054] 根据本发明的实施例的储罐（100)包含罐体(10)、增强构件(30)、回填层(50)和栓 塞(90)〇
[0055] 罐体（10)中形成有内部空间部分，由此提供储存经压缩空气的空间。罐体（10)配 置在朝上/朝下的垂直方向上，优选地，配置在垂直方向上，以嵌入地下深处的岩床(g)中所 形成的凹穴(C)中。罐体(10)的深度(配置上端部的点）与安全性和经济可行性相关。
[0056]在安全性方面，根据经压缩空气的储存压力和储存容量来确定罐体（10)的深度和 高度，且在当前实施例中，罐体（10)可形成为具有约30m至约60m的配置深度、约3m至约8m的 直径以及约l〇〇m至约200m的高度。
[0057]罐体（10)的最重要功能之一是维持相对于压缩空气的气密性。因此，罐体（10)由 能够防止气体泄漏的材料制成，所述材料例如是钢、橡胶或塑料。在当前实施例中，虽然罐 体（10)由厚度约4mm至约10mm的钢制成，但由于罐体（10)并未通过自身强度来承受压缩空 气的压力，所以可使钢厚度进一步变薄且罐体(10)可由软材料(例如橡胶)形成。
[0058] 此外，罐体（10)的形状可形成为各种形状，且在当前实施例中，罐体形成为圆柱形 支柱形状，以使得压力不集中在一侧，且其上部和下部分别形成为圆顶形。
[0059] 回填材料填充于罐体（10)与凹穴（c)的内壁之间，由此形成回填层（50)。回填层 (50)用于将罐体（10)的压力转移到岩床(g)。因此，对于回填层(50)来说，重要的是用回填 材料彻底填充而没有空余空间。在当前实施例中，回填层（50)可形成为厚度约30cm至约 100cm。混凝土被广泛用作回填材料，但可使用各种薄浆材料，例如水泥、乳状物或砂浆。即， 可将可通过与水进行反应而固化的所有水固化材料用作回填材料。然而，在选择回填材料 中，考虑到安全性和密封属性方面，优选地选择一种可在固化后形成为具有回填层的小孔 隙率的材料。特别的是，由于可能易于从岩床朝向罐体（10)引入地下水，所以孔隙率较大是 不合需要的。
[0060] 此外，增强构件(30)优选地嵌入回填层(50)的内侧。然而，根据岩床的状况或待储 存于罐体（10)中的流体的压力状况，可不提供增强构件。回填材料具有作为主要组分的水 泥，但水泥的属性是对压缩应力的抵抗强，但对抗张应力的抵抗极弱。因此，为了增强抗张 强度，回填层(50)优选地包含增强构件(30)，例如钢筋或铁丝网。钢筋形成为具有水平和垂 直栅格的形状并配置为包围罐体(10)。施加到回填层(50)的张力主要在罐体(10)的切线方 向上施加，且回填层(50)中的裂痕可主要在垂直方向上形成。因此，当增强构件(30)配置在 水平方向（储罐的圆周方向）而不是垂直方向（储罐的纵长方向）上时，增强构件(30)在增强 抗拉强度方面具有更重要意义。
[0061 ] 此外，当担心挖掘期间落下的岩石或地面破坏时，可以通过在岩床(g)的内壁上喷 射快速固化材料(例如喷凝土)来形成支承层(40)。
[0062] 此外，分离涂层(60)可形成于罐体（10)和回填层(50)之间。分离涂层(60)用以防 止罐体耦合到回填层(50)并由此减小与罐体（10)和回填层(50)相接触的摩擦表面上的剪 切力。虽然罐体（10)和回填层(50)应彼此紧密接触而在其间不存在间隙，但罐体（10)和回 填层(50)实体上彼此耦合是不合需要的。即，这是因为当通过经压缩空气将压力施加到罐 体(1 〇)时，在罐体(1 〇)和回填层(50)的接触表面上产生剪切力，由此引起物理性损坏，但当 罐体（10)和回填层(50)并未彼此耦合而是相分离时，分布所述压力且减小所述剪切力。在 当前实施例中，通过在罐体（1 〇)的外壁上应用流纹材料（例如沥青（bi tumen)或油脂 (grease))，或通过将由未与水泥结合的材料所形成的薄膜或薄片附接到罐体(10)的外壁， 可以形成分离涂层(60)。
[0063] 此外，防水涂层(81)形成于分离涂层(60)和回填层（50)之间，并可由此防止罐体 (10)由地下水穿透所引起的腐蚀。可通过应用防水助剂或附接防水薄片的方法形成防水涂 层(81)。此外，除了防水涂层(81)之外，为了防止罐体（10)的腐蚀，可通过在罐体（10)的内 圆周表面或外圆周表面中的至少一个上应用阻蚀剂来形成防腐涂层(82)。
[0064] 此外，储存于罐体（10)中的流体的温度在压缩程序期间上升。为了防止流体温度 通过与周围环境的热交换而下降，绝热涂层(83)可形成于罐体（10)的内圆周表面或外圆周 表面中的至少一个上。又通过附接或应用绝热材料的方法来形成绝热涂层(83)。
[0065] 根据条件以一种方式应用上述支承层(40)、分离涂层(60)、防水涂层(81)、防腐涂 层(82)以及绝热涂层(83)，所述方式是可应用以上所有层，可选择性地应用以上一些层，或 可不应用以上任一层。
[0066] 在当前实施例中，防腐涂层(82)首先形成于罐体（10)的内表面和外表面上，且绝 热涂层(83)和分离涂层(60)按顺序从定位在罐体(10)之外的防腐涂层(82)的表面形成。此 外，防水涂层(81)形成于分离涂层(60)的表面上，且支承层(40)形成于岩床(g)的内壁上。 此外，根据实施例，由非耦合材料(例如铝)形成的薄膜箱（图中未示出）插入在防水涂层与 防腐涂层之间，且可由此防止防水涂层和防腐涂层以机械方式彼此耦合。箱由防水材料制 成且可充当防水涂层(81)和分离涂层(60)两者。
[0067]此外，支撑框架(20)安设在凹穴(c)的底部上。支撑框架(20)用以将罐体(10)维持 在与凹穴(c)的底表面间隔开的状态中。
[0068] 此外，栓塞(90)安设在罐体（10)上方以封闭罐体（10)的上侧。另外，空气流入/流 出管(P)插入到罐体(10)，且管(P)连接到设置在地表面上的空气压缩设备及发电设备。
[0069] 到目前为止，已描述高压流体储罐的标准和材料，例如，高度、直径以及配置深度， 但这些标准和材料仅仅是实例，且可根据实施例采用各种标准和材料。
[0070] 本发明不仅衍生自关于如何制造和/或构造如上文所描述而配置的储罐（100)的 研究，而且也衍生自关于如何经济地构造的研究。
[0071] 如上文所描述，仅罐体（10)的高度为约100m至约200m，且考虑到罐体（10)的配置 深度，应通过从地表面向下挖掘至少约150m来形成凹穴(c)。在技术上不容易垂直挖掘直径 为约7m至约8m的凹穴达约150m，但也很难将罐体(10)插入到凹穴(c)中。
[0072] 虽然具有在地下深处构造此类设备（例如，石油储存基地）的经验，但由于石油储 存基地等在压力阻力和气密性方面相较于经压缩空气具有明显较简易的条件，所以达到这 样的水平，即未引入密封罐且仅用混凝土衬砌来加工地下内壁。
[0073] 然而，在经压缩空气的情况下，由于应保证气密性，所以出现水平与石油储存基地 等中的水平完全不同的技术问题，例如，密封罐的引入等。首先，存在如何在凹穴中安设高 度为约100m至约200m的罐体和包围所述罐体的增强构件的可实现性问题。不仅在国内而且 在国际上，并没有在凹穴中实际构造密封罐体和增强构件的经验，所述凹穴的直径约5m至 约8m且高度约150m至约200m。这种规模与构造是否有可能的问题而非尺寸差异的问题有直 接联系。
[0074] 此外，即使当构造是有可能的，由于实际工业实用性在引起经济可行性严重缺陷 的情况下降低，所以极大地出现构造的经济可行性问题。
[0075]在已从地下垂直地挖掘凹穴的条件下，仅考虑将罐体安设于凹穴的问题。不能将 高度至少约l〇〇m的罐体制造为单一主体，且因此其节段应通过例如焊接的方法耦合。由于 焊接质量显着影响气密性，所以有利的是在配备有完美作业条件的工厂中进行制造，但工 厂中的超大规模制造的罐体无法运输。
[0076] 随后，可在现场在地表面上进行焊接。然而，在罐制造后，在技术上也不容易提升 高度约150m的罐并将罐插入凹穴中。用于悬挂罐体的起重机应保证约200m的高度，且由于 罐体由钢形成，所以起重机所承受的重量基本上较大。或许，用于构造高层建筑的塔式起重 机可承受所述高度，但无法承受所述重量。虽然造船厂等的龙门起重机可进行此类作业，但 事实上考虑到经济条件，几乎不可能使用龙门起重机。
[0077] 作为另一种替代方案，在节段按顺序插入到凹穴的状态下，可随后进行焊接，但考 虑到狭窄的作业条件和凹穴的环境，无法预期维持气密性基本的焊接质量。虽然如此，但凹 穴的拓宽是不现实的，因为不经济并可能引起安全问题。
[0078] 在增强构件的情况下，存在更困难的问题。还很难将高度约150m的增强构件安设 成与罐体间隔开。即使当将钢筋用作增强构件时，其中部以约150m的高度弯曲，且因此难以 维持所需形状。虽然如此，但当所有垂直增强构件固定到岩床的内壁时，作业程序变得极其 复杂，构造周期变得更长，且必然涉及经济可行性的降低。
[0079] 虽然上文给出了数种实例，但存在更多由构造引起的典型问题，可能在将规模约 150m的罐和增强构件安设于具有直径约5m至约8m的空间的凹穴中的可实现性和经济可行 性方面引起许多困难。
[0080] 即，当在完成后仅考虑结构方面时，根据本发明制造的流体储罐（100)看似非常简 单，但当实际上试图构造所述流体储罐时，不得不经历构造技术的限制。
[0081 ]因此，在研究用于将高度大于约100m的罐体埋入高度大于约150m的凹穴中的经济 构造方法及用于保证所述构造方法的可实现性和经济性的罐体的理想结构的同时，一起衍 生出根据本发明的储罐(1 〇〇)。
[0082]在构造方法方面，将水填充于凹穴(c)中，接着通过使用浮力使节段在凹穴(c)的 水面上浮动，并接着在按顺序堆叠和耦合节段的同时逐渐制造罐体。允许经彻底焊接的经 制造部分通过调节浮力而下沉，且仅制造部分的上端部在水面上方浮动，且因此可在地表 面上进行与另一节段的焊接。因此，准备能够通过使用浮力安全地制造凹穴(c)中的罐体的 方法。
[0083]此外，开发一种最优化以实现使用浮力的构造方法的节段结构。当然，根据本发明 的流体储罐并不限制性地仅用于使用浮力的方法中，且其结构也确保独创性。
[0084] 根据本发明的流体储罐（100)的关键技术是结构形成为使得罐体（10)以一种结构 形成，在所述结构中，堆叠和耦合多个节段，且增强构件（30)可由所述节段通过连接构件 (70)支撑。此外，增强构件(30)，特别是垂直增强构件（32)，配置为一种形状，在所述形状 中，多个节段构件彼此耦合且所述节段构件结构化为易于通过连接构件(70)而彼此接合。 此外，分离涂层(60)、防水涂层(81)、防腐涂层(82)、绝热涂层(83)等预先形成于构成罐体 (10) 的节段中。
[0085] 在下文中，将描述罐体(10)、支撑框架(20)、增强构件(30)以及连接构件(70)的特 定配置，以上是根据本发明的高压流体储罐(100)的组件。
[0086] 罐体（10)包含多个节段，且在当前实施例中，节段由钢材料制成并包含下节段 (11) 、多个主体节段（12)以及上节段（13)。形成罐体（10)的下端部的下节段（11)形成为具 有开放式上表面的碗(bowl)形状。形成罐体(10)的主体部分的主体节段(12)形成为具有均 为开放式的下表面和上表面的环形形状。形成多个主体节段（12)且其按顺序堆叠和耦合在 下节段（11)上。形成罐体（10)的上端部的上节段（13)堆叠和耦合在主体节段（12)上。上节 段（13)以一种是下节段（11)的倒装形状的形状形成，即，以具有开放式下表面的碗形状形 成。当堆叠和耦合下节段（11)、多个主体节段(12)和上节段（13)时，其中储存高压流体的密 封空间形成在罐体(10)的内侧。
[0087] 额外焊接构件（15)分别附接到节段（11、12、13)。在堆叠和耦合节段时，在间隙处 进行对接焊接，同时所述节段彼此之间略微间隔所述间隙。当进行对接焊接时，需要用于覆 盖所间隔间隙的背衬板(backing plate)。因此，在节段中，允许额外焊接构件（15)如图4中 所说明而突出，由此覆盖与邻近节段相间隔的间隙。在图4中，表示为w的部分是所焊接部 分。额外焊接构件（15)可安设为从节段的上部或下部突出。此外，当节段焊接在外表面侧 时，额外焊接构件（15)应附接到节段的内表面，且反之，当节段焊接在内表面侧时，额外焊 接构件（15)应附接到节段的外表面。当焊接环形节段时，有利的是在节段的外表面处焊接， 且因此，在本发明中，额外焊接构件(15)附接到节段的内表面。
[0088] 此外，用于调节间隙的间隔物（s)分别可拆卸地附接到节段（11、12、13)的上端部 或下端部。尽管如上文所描述，但节段应配置为彼此间隔预定距离以在节段之间进行焊接。 当通过使用起重机等将待新焊接的节段定位在所耦合节段上方时，可借助于间隔物（s)确 定节段之间的间隙。即，在间隔物(s)附接到待新焊接的节段的下端部或附接到已耦合节段 的上部的状态下，当两个节段均接触间隔物(s)时，精确地形成焊接间隙。在间隙因此形成 的状态下，拆卸间隔物(s)且接着进行焊接。
[0089] 此外，为了将罐体（10)维持在朝上与凹穴(c)的底表面间隔开的状态下，可选择性 地设置支撑框架(20)。支撑框架(20)的功能不是使罐体(10)直接接触凹穴(c)的底表面，而 是使罐体(10)与凹穴(c)的底表面彼此间隔开，并将回填层(50)插入罐体(10)与凹穴(c)的 底表面之间。因此，当在埋入罐体（10)之前首先将回填层置放在凹穴（c)的底表面上时，或 当可在悬挂罐体（10)以与凹穴(c)的底表面相间隔的状态下填充回填材料时，不一定需要 支撑框架(20)。
[0090] 然而，为了易于应用根据本发明的连同储罐(100)所开发的构造方法，优选地设置 支撑框架(20)。当用于构造根据本发明的储罐(100)的方法时，将详细描述其原因。
[0091] 如图6中所说明，支撑框架(20)包含安设在凹穴(c)的底表面上的支撑部件(21)和 形成于支撑部件(21)上的安装部件(22)。
[0092] 由于回填材料还应填充在支撑部件(21)的内侧处，所以通过使用钢筋等以使得回 填材料填充在钢筋之间来形成栅格型的支撑部件(21)。替代地，如图6中所说明，支撑部件 (21)通过多个板和多个引入孔(23)形成，回填材料可经引入穿过所述多个引入孔。
[0093] 由于罐体（10)安装在安装部件（22)上，安装部件（22)优选地形成为对应于罐体 (10)的下端部的形状。如图6中所说明，安装部件(22)形成为对应于罐体(10)的下端部的碗 形状。此外，虽然图中未示出，但可安设球形薄片（spherical sheet)以使得罐体（10)平坦 安装。球形薄片使芯维持平坦配置状态，以使得当测试混凝土芯的压缩强度时垂直地向芯 施加力。
[0094] 此外，在另一个实施例中，安装部件可形成为直径小于罐体（10)的直径的环形形 状。罐体可安装在环形安装部件上。
[0095] 增强构件（30)用以增强回填层（50)的抗张强度。虽然上文也有描述，但用作回填 材料的混凝土等对压缩力的抵抗强，但对张力的抵抗弱。因此，增强构件(30)，例如钢筋或 铁丝网埋入回填层（50)中以改进回填层（50)的抗张强度。因此，钢筋（30)安设为与罐体 (10)相间隔并包围罐体(10)。如同当前实施例，当设置支撑框架(20)时，增强构件(30)用于 包围除支撑框架部分以外的罐体，且支撑框架(20)充当配置在罐体（10)的下端部上的增强 构件。此外，当未设置支撑框架时，增强构件(30)配置为完全包围罐体(10)。
[0096] 在当前实施例中，增强构件(30)包含水平增强构件(31)和垂直增强构件(32)。水 平增强构件(31)在罐体(10)的圆周方向上形成，且其多个配置为在罐体(10)的纵长方向上 彼此相间隔开。垂直增强构件(32)配置为横越水平增强构件(31)，且其多个配置为在罐体 (10)的圆周方向上彼此相间隔开。水平增强构件(31)和垂直增强构件(32)彼此接合且其全 部一体连接为一个构件。即，增强构件(30)通过水平增强构件(31)和垂直增强构件(32)形 成为总体网形形状，由此包围罐体(10)。
[0097] 考虑到罐体（10)的直径，单个水平增强构件(31)具有约9m至约10m的长度，且因此 可一体式形成，但垂直增强构件（32)应对应于罐体（10)的总高度，且因此应形成为长度约 150m。因此，垂直增强构件（32)难以一体式形成，并具有多个节段构件（33)彼此连接的形 状。
[0098] 为了易于将增强构件(30)安设为与罐体（10)相间隔，设置连接构件(70)。更确切 地说，连接构件(70)充当用于使增强构件(30)由罐体（10)支撑的介质，所述增强构件(30) 全部连接为网形状。这是因为由于水平增强构件（31)和垂直增强构件（32)连接为一个网， 当连接构件(70)耦合到增强构件(30)的一部分时，增强构件(30)全部可由罐体（10)支撑。 因此，如此起作用的连接构件(70)可形成为很多种形状。稍后将描述连接构件的各种配置 实例，且首先，将描述当前实施例中所应用的连接构件(70)。
[0099] 当前实施例中所采用的连接构件(70)的特征在于，除了支撑全部增强构件(30)的 基础功能之外，增加了用于极容易接合构成垂直增强构件(32)的节段构件(33)的功能。
[0100] 在当前实施例中，连接构件(70)形成为环形形状以包围罐体（10)，且其多个配置 为在罐体(10)的纵长方形上彼此间隔开。
[0101] 多个连接构件(70)可逐个地配置以用于每一个节段，且可通过一种方式配置而一 个用于数个节段。此外，连接构件(70)还可耦合到节段，并还可包围节段，同时与所述节段 分离。多个连接构件(70)中的至少一个优选地耦合到节段，且特别的是，连接构件(70)优选 地耦合到下节段(11)。
[0102] 在当前实施例中，连接构件(70)耦合到下节段（11)，且连接构件(70)在罐体（10) 的高度方向上以数个节段的间隔连接到节段。此外，剩余的连接构件(70)并未耦合到节段， 而是用作用于使节段构件(33)彼此接合的连接部件。为了方便描述，耦合到节段的连接构 件表示为元件符号(71 )，且未耦合到节段的连接构件表示为元件符号(72)。
[0103] 在当前实施例中，耦合到节段的连接构件(71)具有大致为文字'C'或文字的 形状，并耦合到节段的圆周表面。因此，在连接构件(71)的内侧设置节段构件(33)可插入的 空间。所述空间被称为安装部件(73)。由于未连接到节段的连接构件(72)形成为中空管形 状，所以节段构件(33)可插入的安装部件(73)也形成在所述连接构件(72)的内侧。
[0104] 插入孔(74)和插入孔(75)分别形成于在连接构件(71)和连接构件(72)的上表面 和下表面中，节段构件(33)可通过所述插入孔(74)和插入孔(75)插入安装部件(73)中。插 入孔(74)和插入孔(75)在连接构件的圆周方向上以预定间隔连续配置。节段构件(33)的下 端部通过上部中所形成的插入孔(74)插入，且节段构件(33)的上端部通过下部中所形成的 插入孔(75)插入。
[0105] 此外，在当前实施例中，上插入孔(74)和下插入孔(75)配置为使得其中心点彼此 相间隔开。因此，如图5中所说明，节段构件(33)配置为在连接构件(71)和连接构件(72)的 安装部件(73)上彼此重叠。
[0106] 此外，分离孔形成在上插入孔(74)旁边。所述孔是用于将树脂(r)注入安装部件 (73)中的注入孔（76)。即，当在两个节段构件（33)配置为彼此重叠的状态下通过注入孔 (76)注入树脂(r)时，通过安装部件(73)中的树脂(r)将两个节段构件(33)彼此接合。当连 接构件(71)和连接构件(72)内的所有安装部件跨越全部连接构件(71)和连接构件(72)而 彼此连通时，不一定针对每一插入孔形成注入孔(76)。然而，当分割件(d)安设在连接构件 (71)和连接构件(72)内且形成针对插入孔(74)和插入孔(75)中的每一个分离的安装部件 (73)时，针对插入孔(74)和插入孔(75)中的每一个形成注入孔(76)。
[0107] 要点是，在连接构件(71)和连接构件(72)内形成空余空间是不合需要的。因此，如 在当前实施例中，当在连接构件(71)和连接构件(72)内提供用于安装部件的空间时，所有 安装部件应填充有树脂或回填材料。因此，多个孔应形成于连接构件中，使得可将回填材料 引入并填充于未填充有树脂的部分中。替代地，连接构件优选地并未形成为中空形状，以使 得不在除了安装部件之外的连接构件内形成空间。
[0108] 如上文所描述，在当前实施例中，在构成垂直增强构件（32)的每一个节段构件 (33)插入连接构件(71)和连接构件(72)的插入孔(74)和插入孔(75)中，且节段构件(33)由 此非常容易并一体地连接以形成单个垂直增强构件(32)的状态下，注入树脂(r)。此外，由 于处于耦合到节段的状态的数个连接构件(71)支撑垂直增强构件(32)，所以形成为高度约 150m的垂直增强构件（32)可维持在所需形状而不弯曲。当所有连接构件(71)耦合到节段 时，相对于垂直增强构件(32)的支撑力可进一步增大。此外，水平增强构件(31)可耦合到垂 直增强构件(32)，所述垂直增强构件(32)借助于钢丝等配置在圆周方向上。
[0109] 在当前实施例中，连接线提供不仅提供允许增强构件在与罐体相间隔开的状态下 由罐体支撑的基本功能，而且还提供极其简易地接合构成垂直增强构件(32)的节段构件的 功能。
[0110] 不同于在当前实施例中，在并未使用连接构件的经典方法中，应通过使用单独固 定装置由岩床的内壁支撑垂直增强构件(32)，且因此伴有在技术和经济方面的困难。此外， 即使由罐体支撑，如果所述方法如在当前实施例中并未使用安装部件和树脂，其是不经济 的，因为所有节段构件应通过焊条或钢筋耦合。即，可非常容易进行通过具有当前实施例中 所使用的特定配置的连接构件来一体式连接节段构件(33)的作业，且因此可改进构造的经 济可行性。
[0111] 此外，在当前实施例中，防水剂、防腐剂和绝热材料预先应用于每一节段，使得当 所有节段耦合时，防水涂层(81)、防腐涂层(82)以及绝热涂层(83)可形成于整个罐体（10) 上。同样，针对每一节段形成分离涂层(60)，当所有节段组合时，分离涂层(60)可形成于整 个罐体(10)上。
[0112] 在当前实施例中，仅防腐涂层(82)形成于每一节段的内圆周表面上，且防腐涂层 (82)、绝热涂层(83)、分离涂层(60)以及防水涂层(81)按顺序形成于每一节段的外圆周表 面上。
[0113] 此外，根据使用经压缩空气的各类发电设备，在根据当前实施例的储罐（100)内， 不仅含有气体，而且含有水以及空气。此外，即使设置防水涂层和防腐涂层，储罐还是可能 暴露于地下水。因此，当由钢制成的罐体（10)长时间使用时，可能存在腐蚀问题。因此，在当 前实施例中，通过使用电化效应(galvanic effect)防止罐体的腐蚀。即，虽然未示出，但安 设由金属材料形成的阻蚀剂（电化阳极）以便电连接到罐体(10)的内侧或外侧。由于阻蚀剂 仅需要电连接到罐体，所以防腐剂可直接附接到罐体，但可能较好的是，在与罐体间隔开的 状态下，借助于导体而彼此电连接。由于阻蚀剂相较于罐体材料具有活动电位，所以阻蚀剂 充当正电极且罐体充当负电极，且因此阻蚀剂快速起腐蚀作用并防止罐体（1 〇)腐蚀。由于 在经过预定时间后阻蚀剂由腐蚀完全耗尽，阻蚀剂优选地具有可更换的配置。为了促进阻 蚀剂的更换，需要将阻蚀剂配置在外侧以与罐体间隔开并电连接到罐体而不是直接附接到 罐体。
[0114] 此外，通过置放混凝土等形成栓塞(90)来封闭凹穴（c)的上侧。当然，与罐体（10) 连接的管(P)通过栓塞(90)连接到地表面上的发电设备和压缩设备。
[0115] 在当前实施例中，栓塞(90)包含形成在罐体（10)上方的主体部件(91)和沿凹穴 (c)的内壁从主体部件(91)的上侧延伸的环形增强部件(92)。此外，主体部件(91)和增强部 件(92)通过使用填充材料(例如混凝土)而一体形成。在当前实施例中，用于形成环形增强 部件（92)的主要原因是在流体储罐的安全性方面确保在纵向方向上抵抗应力的安全性。 即，这是通过形成增强部件(92)来抑制在流体储罐的纵长方向（longitudinal)(高度方向） 上的位移。此外，增强部件(92)可进行额外功能以保护凹穴(c)的上侧中的内壁。特别的是， 当支承层不是通过将喷凝土喷射到凹穴(c)的孔壁而形成时，增强部件(92)的孔壁保护功 能增大。此外，增强部件(92)优选地与周围的岩床整合。因此，可安设绑扎器(94)以整合增 强部件(92)和岩床(g)。锁栓等可被用作绑扎器(94)。在当前实施例中，沿凹穴(c)的圆周方 向安设多个绑扎器(94)，且所述绑扎器(94)包含从增强部件(92)插入到岩床(g)的插入部 件(94a)和头部部件(94b )，所述头部部件(94b)在横越插入部件(94a)的纵长方向的方向上 从插入部件(94a)的一个端部延伸。头部部件(94b)优选地埋入增强部件(92)中。支撑构件 (95)(例如Η形梁)可以安设在主体部件(91)与增强部件(92)之间的弯曲部分中。另外，可将 水填充到通过增强部件(92)包围而形成的内部收纳空间中。
[0116] 此外，增强构件(93)埋入主体部件(91)，由此增加栓塞(90)的抗张强度。增强构件 (93)可采用配置为栅格形状的钢筋的方法，且由于张力主要施加到邻近于罐体（10)的主体 部件(91)的下端，与此对应的是，增强构件(93)也安设在栓塞(90)的主体部件(91)的下侧 处。
[0117] 如上文所描述，本发明被配置成使得罐体通过堆叠和耦合节段而形成，其中防腐 涂层、防水涂层、分离涂层以及绝热涂层预先形成于节段中，且因此各种功能涂层可通过仅 耦合节段而形成在罐体与岩床之间。此外，垂直增强构件和水平增强构件预先安设于节段 中，且增强构件由节段支撑，且因此可同时进行罐体的制造和增强构件的安设。最重要的 是，在构造方面有利的是，在与罐体间隔开的状态下，增强构件可非常容易安设。此外，进一 步有利的是，可以通过使用特殊配置的连接构件使构成垂直增强构件的节段构件非常容易 与彼此连接。如上文所描述，本发明可以是重要的，是因为罐体和增强构件通过一套节段和 节段构件安设，且因此改进构造的可实现性和经济可行性。
[0118]到目前为止，连接构件被描述和说明为形成为环形形状，但不一定形成为环形形 状，且如图7中所说明，连接构件(70a)可多个安设为在罐体（10)的圆周方向上彼此间隔开。 安装部件安设在具有独立形状的连接构件(70a)内部，且插入孔和注入孔与上文所描述一 样形成。
[0119]此外，到目前为止，描述并说明了安装部件形成在连接构件内部且节段在安装部 件内彼此接合，但如图8中所说明，仅在连接构件(70b)处形成通孔(77)且垂直增强构件可 在长度方向上插入到通孔(77)中。替代地，将垂直增强构件中的每一个划分为长节段(与上 述节段构件相比，以相对长的长度形成），随后将节段插入通孔(77)中，且随后可以通过如 焊接的方法来连接节段。
[0120]此外，如图9中所说明，可应用一种可使用连接构件（70c)来支撑水平增强构件 (31)的方法。即，连接构件(70c)在罐体的纵长方向上形成，多个配置为在罐体（10)的圆周 方向上彼此间隔开，且当通孔(78)设置于连接构件(70c)中时，水平增强构件(31)插入通孔 (78)中并可由此受到支撑。垂直增强构件(32)在连接到水平增强构件(31)时可受到支撑。 [0121]此外，在另一个实施例中，可分别设置用于支撑水平增强构件的连接构件和用于 支撑垂直增强构件的连接构件。
[0122] 虽然图中未示出，但在另一个实施例中，一种方法是可能的，在所述方法中，通孔 仅形成于连接构件中，且节段构件固定到连接构件，同时节段构件插入通孔中。即，在节段 构件的上端部和下端部在穿过上节段和下节段中的连接构件后分别突出且突出的状态下， 螺栓分别紧固到节段构件的上端部和下端部。紧固到上端的螺栓将接触上连接构件的上表 面，且紧固到下端的螺栓将接触下连接构件的下表面。因此，通过螺栓将节段构件固定在两 个连接构件之间并禁止所述节段构件在垂直方向上移动。即使在未使用螺栓时，插入连接 构件的通孔中的节段构件也可通过焊接固定到连接构件。
[0123] 在下文中，参考图式，将描述一种用于构造根据本发明的高压流体储罐(100)的方 法。
[0124] 图10是根据本发明的高压流体储罐的示意性流程图，且图11和图12是用于描述图 10中所说明的构造方法的视图。
[0125] 参考图10至图12,一种用于构造储罐的方法包含挖掘步骤(M10)、填充步骤(M30)、 罐制造步骤(M50)以及回填步骤(M70)。
[0126] 在挖掘步骤(M10)中，从第一水平隧道挖掘地面，且凹穴（c)在向上/向下方向上， 优选地在垂直方向上形成。从上至下的炸裂及从下至上的炸裂可被视为用于形成垂直凹穴 (c)的方法。从上至下的炸裂挖掘是通过火药炸裂从地表面垂直挖掘地面的方法。然而，在 当前构造方法中，由于挖掘深度极深，所以存在不足之处，即深度越深，炸裂作业就越难，且 需要技术补充来将通过炸裂产生的碎石排出到地表面。
[0127] 从下至上的挖掘是单独进口通道向上形成到凹穴(c)的最低位置且接着从底部向 上进行炸裂的方法。在此方法中，由于通过炸裂产生的碎石向下掉落，所以有容易通过进口 隧道排出碎石的优点。然而，当凹穴的直接约l〇m左右时，挖掘单独的进口隧道是不经济的。 当挖掘大约数十米的大筒仓形状或隧道形状或当小而多个凹穴平行形成时，可考虑通过对 进口隧道的接入的从下至上的炸裂方法。
[0128] 在本发明中，除了上述方法之外，可采用通过使用垂直挖掘机从地表面向下挖掘 的方法。例如，有可能通过使用韩国专利第0683909号、韩国专利第1068578号以及韩国专利 第1334298号中所揭示的锤式拔粧器进行挖掘。当使用垂直挖掘机时，由于在挖掘机的钻头 钻进岩床时穿过所注入的钻井泥浆而排出碎石，所以在处理碎石方面有优势。除了本发明 上文中所描述的设备之外，直径小于约l〇m的凹穴可容易通过使用现有的垂直挖掘机形成。 如果与炸裂方法的经济可行性相比可保证经济可行性，那么评估垂直挖掘机具有最优越的 适用性。
[0129] 当通过挖掘形成凹穴(c)时，快速固化喷凝土被喷射到凹穴(c)的内壁以便防止内 壁的崩塌并由此可形成支承层(40)(M20)。还可在完成挖掘后暂时形成支承层(40)，但在挖 掘程序期间，可分开置放所述支承层。然而，当岩床坚固时，可以不设置支承层(40)。
[0130] 在垂直挖掘凹穴（c)中，当达到预定深度时，在水平方向上略广泛地进行挖掘，以 使得可以安设栓塞(90)。用于安设栓塞的挖掘横截面可不同地选自楔型、锥型或框型。
[0131] 当完成凹穴(c)的挖掘时，将支撑框架(20)提前安设在凹穴(c)的下部中。当完成 支撑框架（20)的安设时，应安设罐体（10)，但进行用第一流体填充凹穴（c)的填充步骤 (M30)以作为初步作业。第一流体用于提供浮力且可使用水。可使用除了水之外能够提供浮 力的各种流体作为第一流体。当使用炸裂方法挖掘时，应分别填充第一流体，但在使用以上 提及的垂直挖掘机时，凹穴(c)在挖掘期间已填充有水。
[0132] 当完成用第一流体填充时，进行罐制造步骤(M50)。罐制造步骤(M50)是重要的程 序，其中制造高度约l〇〇m至约200m的罐体(10)且同时安设在凹穴(c)中。
[0133] 在罐制造步骤(M50)中，通过在凹穴(c)中彼此焊接来制造用于构成罐体(10)的多 个节段。
[0134] 当准备连接构件（71)和连接构件（72)以用于节段（11)、节段（12)以及节段（13) 时，首先，通过使用起重机(a)来运输下节段(11)，并在凹穴(c)中所填充的第一流体(Π )上 注入所述下节段（11)。可不同地采用用于通过起重机(a)支撑节段（11)、节段（12)以及节段 (13)的方法，例如，可采用根据是否施加功率而将电磁体附接到起重机的牵引绳(b)且将电 磁体耦合到节段的内圆周表面的方法。
[0135] 在注入下节段（11)之后，松开与起重机(a)的连接，且下节段（11)的上端部随后通 过浮力在第一流体（Π )的表面上浮动。当下节段（11)的上端部高于用于稍后与主体节段 (12)进行焊接的作业位置浮动时，排出一部分第一流体(Π )以供应到下节段（11)中以调节 高度。当调节下节段（11)的高度时，通过安设在第一水平隧道中的第一支撑单元(Ml)固定 下节段（11)的姿势和角度以便不会偏置。由于下节段（11)通过浮力浮动，所以第一支撑单 元(Ml)仅用于将中心固定在下节段的表面上。
[0136] 当下节段（11)的位置固定后，主体节段（12)堆叠在下节段（11)上以彼此耦合，且 在当前实施例中，考虑到气密性和安全性，节段通过焊接耦合。如上文所描述，节段之间的 焊接质量在整个罐体(10)的气密性中是最重要的一点。在更具体地关于焊接程序进行描述 的情况下，第一主体节段（12)通过起重机(a)悬挂起来，并在与下节段间隔预定距离的状态 下定位在下节段（11)上。由于间隔物(s)附接到下节段（11)的上端部，主体节段（12)配置为 接触间隔物（S)。随后，悬挂在起重机(a)上的主体节段（12)的位置通过安设于第一水平隧 道中的第二支撑单元(M2)固定以便不向左或向右偏置且平坦。由于主体节段（12)由起重机 (a)支撑，所以第二支撑单元(M2)用于对主体节段（12)定中心。当主体节段（12)配置在正确 位置时，主体节段（12)和下节段（11)的中心点彼此重合，且下节段（11)的上端面及主体节 段(12)的下端面配置为平坦的且彼此略微间隔开。
[0137] 当对两个待耦合节段的位置调整完成时，拆卸附接到下节段（11)的上端部的间隔 物(s)。由于额外焊接构件（15)附接在节段之间，所以焊接空间在后侧封闭的状态下暴露。 在完成焊接后，需要通过检测来检查焊接质量。
[0138] 如上文所描述，当下节段（11)与第一主体节段（12)的耦合完成时，通过相同方法 按顺序堆叠及耦合多个主体节段（12)。如上文所描述，通过浮力支撑已耦合的经制造部分， 且其位置通过第一支撑单元(Ml)固定，且待新耦合的节段悬挂在起重机(a)上且其位置通 过第二支撑单元(M2)固定。
[0139] 此外，通过浮动力将经制造部分的上端部始终配置在预定高度以进行焊接。为了 按进行焊接的位置来调节经制造部分的上端部，应调节浮动力。作为用于调节浮动力的方 法，首先，存在一种将凹穴(c)中的第一流体(Π )缓慢排出的方法。随着水平面降低，经制造 部分也一起插入凹穴（c)中，且因此可维持作业位置。此外，第二流体(f2)供应到经制造部 分中，以便增加重量并由此可降低经制造部分。在当前实施例中，在逐渐耦合节段的同时， 凹穴(c)中的第一流体(Π )被栗送以供应到经制造部分，且因此降低经制造部分并调节其 位置。即，第一流体(Π )排出并随后用作第二流体(f2)。
[0140] 当下节段（11)、主体节段（12)以及上节段（13)都被焊接时，完成对罐体（10)的制 造。
[0141] 如上文所描述，当罐体（10)的制造完成时，罐体（10)处于完全插入凹穴(c)并通过 浮力浮动的状态中。随后，罐体(10)安装在支撑框架(20)上。类似于以上程序，当凹穴(c)中 剩余的第一流体(η)缓慢排出并供应到罐体(10)时，罐体(10)降低且在罐体(10)的自重变 得大于浮力时，罐体（10)安装在安装部件(22)上。当罐体（10)降低并安装在支撑框架(20) 上时，第一支撑单元(Ml)进行辅助，以使得中心不会摇晃且罐体(10)垂直配置。当罐体(10) 安装在支撑框架(20)上并由支撑框架(20)支撑时，罐体(10)的安设完成。
[0142] 此外，在如上文所描述的罐体（10)的制造及安设程序中，第一支撑单元(Ml)及第 二支撑单元(M2)分别用于固定经制造部分和待新耦合的部分的位置，各种设备可用作第一 支撑单元(Ml)及第二支撑单元(M2)。虽然图中未示出，但多个汽缸以预定角度间隔沿待新 耦合的部分或经制造部分的外圆周表面安设，且允许安设在汽缸中的活塞独立推动节段， 且因此待新耦合的节段可配置在精确位置处。此外，在安设配置为包围节段和经制造部分 的环形物后，多个铰链构件沿环形物的内圆周表面安设，且节段和经制造部分的位置可固 定，同时所有铰链构件固定在径向方向上。即，当铰链构件固定在环形物的径向方向上时， 可推动配置为偏置的节段以配置在正确位置处。
[0143] 在上文中，将第一支撑单元(Ml)和第二支撑单元(M2)描述为实例，且可通过各种 类型的设备来调节经制造部分或新耦合的位置。此外，即使未使用这些第一支撑单元(Ml) 和第二支撑单元(M2)，经制造部分仍由浮力支撑，且待新耦合的部分由起重机支撑，且因此 当节段耦合时，可简单及精确地调节经制造部分和待新耦合的节段的位置。同样，在完成罐 体的制造后，当罐体安装在支撑框架(20)上时，可调节罐体以使得罐体垂直配置而不向左 或向右偏置。
[0144] 如上文所描述，当经制造部分受到支撑时，经制造部分的上端部向上浮动到焊接 位置(一般来说是第一水平隧道的上部），且因此提供一种用于容易耦合其它节段的方法。 通过这种方法，可直接在现场制造高度大于约l〇〇m的罐体以便安设在凹穴中。
[0145] 当罐体安设在凹穴中而不使用浮力时，分别需要用于载送经制造部分的起重机和 用于载送待新耦合的节段的起重机，且因此制造作业变得极难。尤其，由于经制造部分和载 送待新耦合的节段应共轴配置，所以使用两个起重机甚至是不可能的。即，在本发明中，能 够以最经济的方法进行高度大于约l〇〇m的罐体的制造和安设的方法，且因此本发明在提高 CAES的实际适用性方面具有贡献。
[0146] 此外，在安设罐体（10)的同时，一起安设增强构件(30)。即，当耦合节段中的每一 个以制造罐体（10)时，安设在每一节段中的节段构件(71，72)插入连接构件(71)及连接构 件(72)中并用树脂填充。在以上程序中，节段构件(33)彼此连接且在罐体（10)的制造完成 时一体地形成。由于水平增强构件(31)耦合到垂直增强构件(32)，所以增强构件(30)形成 为总体网形形状以包围罐体(10)。
[0147] 此外，如上文所描述，在节段的堆叠和耦合中，由于分离涂层(60)、防水涂层(81)、 防腐涂层(82)以及绝热涂层(83)形成在一起，所以可进行明显经济的构造。
[0148] 现在，作为最终步骤，进行回填步骤(M70)。即，将回填材料填充在罐体(10)与岩床 (g)之间以形成回填层(50)。回填材料可以时间差分开置放或可同时置放。此外，在当前实 施例中，在高压下喷射薄浆材料以进行回填。
[0149] 在填充回填材料中需要记住的一点是，第三流体(f3)应首先填充于罐体（10)中。 回填材料在填充时对罐体(10)施加两个动作。第一，当填充回填材料时，将浮力施加到罐体 (10)，且第二，通过回填材料的重量按压罐体（10)。因此，在填充回填材料之前，优选地将第 三流体(f3)填充到罐体中以便防止由于回填材料的压力造成对罐体(10)的损坏。
[0150] 可使用水或压缩空气作为第三流体(f3)。
[0151] 当使用水时，填充于罐体（10)中的水位形成为略高于回填材料所填充到的高度。 即，当分开进行回填时，水仅须填充到略高于为每一分开的置放而填充的回填材料的高度 的水平，且当进行一次性回填时，水仅须完全填充于罐体（10)中。当将水用作第三流体时， 由于水适合于压力和浮力，所以是有利的，但存在一个问题，即由于水完全填充于罐体(10) 中，所以罐体(10)的自重变得过大。为此，在当前实施例中，预先安设支撑框架(20)。如果支 撑框架不支撑罐体(10)，那么起重机(a)应支撑并载送罐体的全部重量，但当水完全填充于 直径约5m且高度约100m的罐体中时，由于罐体重量超出约2000吨，所以可能存在起重机输 出的问题。在当前实施例中，由于预先安设支撑框架(20)以支撑罐体（10)，所以可解决这种 技术问题。
[0152] 当使用水时，由于罐体（10)的自重成问题，所以可考虑使用压缩空气作为第三流 体(f3)的方法。这是因为当通过压缩空气将压力施加到内部时，有可能克服回填材料的压 力。然而，当压缩空气用作第三流体(f3)时，存在一个问题，即不可能使用回填材料所需的 浮力。这是因为，即使空气被压缩，空气仍具有极小的重量。
[0153] 在当前实施例中，由于预先安设支撑框架(20)，所以可采用仅将水用作第三流体 的方法，但更优选地，采用一起使用水和压缩空气的方法。即，在将水部分填充于罐体（10) 中之后，用高压压缩空气并注入到罐体（10)，且因此有可能克服回填材料的浮力和压力两 者。
[0154] 当在完全置放回填材料之后经过预定时间时，固化回填材料。另外，当通过使用岩 石或土壤填充栓塞(90)的上侧时，完成高压流体储罐(100)。
[0155] 在当前实施例中，增强构件(90)包含水平增强构件（19)和垂直增强构件(92)。为 制作根据当前实施例的栓塞的形状，沿凹穴(c)的上部中的内壁预先安设环形模具，随后将 多个绑扎器(94)插入并安设在凹穴(c)的内壁上，且随后置放回填材料。
[0156] 通过连接高压流体储罐（100)的管（15)与地表面上的发电系统而形成根据本发明 的发电系统。可使用涡轮机发电方法、汽缸电机发电方法等作为CAES发电系统。在涡轮机发 电方法中，提供多个压缩机、热交换器、膨胀器以及涡轮机，随后在多个阶段通过压缩机压 缩空气并接着将所述空气储存在高压流体储罐（1〇〇)中，且随后将空气供应到涡轮机以发 电。汽缸电机方法是一种方法，其用于发电以便驱动连接到电机的发动机轴以驱动多个汽 缸，随后压缩空气并储存在高压流体储罐(100)中，且接着将压缩空气再次供应到汽缸以使 发动机轴在相反方向上旋转。此外，高压流体储罐可用于通过连接到组合涡轮机系统及热 功率的复杂的热力发电系统来改进发电效率。
[0157] 如上文所描述，本发明提供一种实用技术，其在维持安全性和气密性的状态下能 够在地下深处安设直径为数米或大于数米和高度为数十米的高压流体储存设备，且因此可 提高CAES的适用性。此外，期望本发明通过提供一种用于经济地构造高压流体储存系统的 方法来加快CAES的商业化。
[0158] 虽然已参考附图中所说明的实施例来描述本发明，但这些实施例仅为例示性的， 且应理解，可由所属领域的技术人员对其进行各种变化和修改。因此，本发明的真正保护范 围应将仅由所附权利要求书界定。
【主权项】
1. 一种高压流体储罐，其特征在于包括： 罐体，其埋入通过挖掘地面所形成的凹穴中以储存高压流体，由气密材料形成，在其中 形成有用于储存所述高压流体的收纳部件，并通过在其纵长方向上按顺序堆叠及耦合多个 节段的方式而形成； 增强构件，其配置为包围所述罐体，同时与所述罐体间隔开； 回填层，其中埋有所述增强构件并由填充在所述罐体与所述凹穴之间的回填材料形 成；以及 栓塞，用于封闭所述凹穴。2. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，其中用于形成所述罐体的所述节段包括： 下节段，其具有开放式上表面以形成所述罐体的下端部； 多个主体节段，其各自具有环形形状并按顺序堆叠和耦合在所述下节段上；以及 上节段，其堆叠和耦合在所述主体节段上并具有开放式下表面以形成所述罐体的上 部。3. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括多个连接构件，所述多个连接构件沿所 述罐体的外圆周表面配置为在所述罐体的所述纵长方向上彼此间隔开， 其中所述增强构件安设在所述连接构件上。4. 根据权利要求3所述的高压流体储罐，其中所述增强构件包括以下各个中的至少一 个： 多个水平增强构件，其配置为在所述罐体的所述纵长方向上彼此间隔开，或 多个垂直增强构件，其连接到所述水平增强构件以横越所述水平增强构件并配置为彼 此间隔开。5. 根据权利要求4所述的高压流体储罐，其中所述增强构件包括所述垂直增强构件，其 每一个由在所述纵长方向上按顺序连接的多个节段构件形成，且所述节段构件安设在所述 连接构件上。6. 根据权利要求5所述的高压流体储罐，其中所述连接构件各自具备安装部件，在所述 安装部件中，彼此相邻的所述节段构件在其纵长方向上彼此接合。7. 根据权利要求6所述的高压流体储罐，其中 彼此相邻的所述节段构件一起插入到所述安装部件中，以及 插入到所述安装部件中的所述节段构件通过所述安装部件中的树脂彼此接合。8. 根据权利要求7所述的高压流体储罐，其中 多个插入孔，设置在所述连接构件的上表面和下表面中，所述插入孔分别与所述安装 部件连通且所述节段构件分别插入到所述插入孔，以及 多个注入孔，分别与所述安装部件连通，所述注入孔形成于所述连接构件中，以注入用 于使所述节段构件彼此接合的树脂。9. 根据权利要求8所述的高压流体储罐，其中形成于所述连接构件的所述上表面和所 述下表面中的所述插入孔配置为使得其中心点彼此间隔开，并借此将所述节段构件配置为 在所述安装部件中彼此重叠。10. 根据权利要求4所述的高压流体储罐，其中 所述连接构件形成为环形形状以耦合到所述罐体的外圆周表面，或形成为与所述罐体 间隔开的环形形状以像中空管一样包围所述罐体，且 插入有所述垂直增强构件的安装部件形成于其中。11. 根据权利要求4所述的高压流体储罐，其中 多个所述连接构件安设为在所述罐体的圆周方向上彼此间隔开并配置为耦合到所述 罐体或与所述罐体间隔开，且 插入有所述垂直增强构件的安装部件形成于其中。12. 根据权利要求4所述的高压流体储罐，其中所述增强构件包括所述水平增强构件， 且所述水平增强构件由所述连接构件支撑。13. 根据权利要求3所述的高压流体储罐，其中 所述多个连接构件中的至少一个耦合到所述罐体。14. 根据权利要求13所述的高压流体储罐，其中配置在所述多个连接构件中的最低部 分处的连接构件耦合到所述罐体。15. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括额外焊接构件，所述额外焊接构件中 的每一个附接到每一所述节段的内表面或外表面以便相对于每一所述节段的上端面或下 端面突出。16. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括分离涂层，所述分离涂层形成于所述 罐体的外表面上以使得所述罐体和所述回填材料不会彼此耦合。17. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括防腐涂层，所述防腐涂层形成于所述 罐体的内表面或外表面中的至少一个上以防止所述罐体的腐蚀。18. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括防水涂层，所述防水涂层形成于所述 罐体的外表面上以防止所述罐体接触周围环境中的水。19. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括绝热涂层，所述绝热涂层形成于所述 罐体的内表面或外表面中的至少一个上以防止所述罐体中储存的流体与所述周围环境进 行热交换。20. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，其中所述罐体由金属材料形成并还设置有电 连接到所述罐体的所述金属材料的阻蚀剂以便通过电化效应(ga I van ic effect)延缓所述 罐体的腐蚀。21. 根据权利要求1所述的高压流体储罐， 其中所述节段通过焊接来彼此堆叠和耦合，同时彼此间隔开预定距离，且所述节段还 设置有间隔物，当两个节段配置为彼此相邻并可拆卸地附接到所述节段的上端部或下端部 时，所述间隔物中的每一个具有预定高度以便检查所述节段之间的所述间隔距离。22. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，还包括支撑框架，所述支撑框架包括:支撑部 件，其安设在所述凹穴的底表面上；以及 安装部件，其形成于所述支撑部件的上部上且其上安装有所述罐体， 借此将所述罐体维持在朝上与所述凹穴的所述底表面间隔开的状态中。23. 根据权利要求22所述的高压流体储罐，其中所述支撑部件形成为栅格形状，使得所 述回填材料填充于所述支撑框架的所述支撑部件内部，或所述支撑部件由其中形成多个引 入孔的多个板形成。24. 根据权利要求22所述的高压流体储罐，其中所述安装部件形成为对应于所述罐体 的下表面的形状的形状。25. 根据权利要求22所述的高压流体储罐，其中所述安装部件形成为直径小于所述罐 体的直径的环形形状。26. 根据权利要求1所述的高压流体储罐，其中所述栓塞包括： 主体部件，其配置在所述罐体的上部中；以及 环形增强部件，其沿所述凹穴的内壁从所述主体部件向上延伸。27. 根据权利要求26所述的高压流体储罐，还包括绑扎器，所述绑扎器从所述增强部件 插入到所述地面以使得所述栓塞增强部件与所述地面整合。28. 根据权利要求27所述的高压流体储罐，其中所述绑扎器包括： 插入部件，其从所述增强部件插入到所述地面；以及 头部部件，其在横越所述插入部件的纵长方向的方向上从所述插入部件的端部延伸并 配置在所述增强部件中。29. 根据权利要求26所述的高压流体储罐，其中增强构件埋入所述栓塞的所述主体部 件中以便提高所述栓塞的抗张强度。30. -种用于构造高压流体储罐的方法，其特征在于所述方法包括： 挖掘步骤，在垂直方向上挖掘地面以形成凹穴； 填充步骤，填充第一流体以用于在所述凹穴中提供浮力； 罐制造步骤，在填充于所述凹穴中的所述第一流体上注入用于构成罐体的下部的下节 段，及按顺序堆叠并耦合多个主体节段和上节段，以将所述罐体安设在所述凹穴中，所述多 个主体节段和上节段构成在所述下节段上的所述罐体的主体部分和上部；以及 回填步骤，通过在所述罐体与所述凹穴的内壁之间填充回填材料形成回填层，以便将 所述罐体的内部压力转移到岩床； 其中在所述罐体的制造中，插入到所述凹穴中的所述罐体的经制造部分的上端部通过 所述第一流体的浮力浮在所述第一流体的表面上方。31. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在所述罐体的安设中， 第二流体填充于所述罐体的所述经制造部分中以便调节所述罐体的所述经制造部分的浮 动力。32. 根据权利要求31所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中填充于所述凹穴中的 所述第一流体被排出以便由此供应到所述罐体的所述经制造部分并用作所述第二流体以 便调节所述罐体的所述浮动力。33. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在所述罐体的安设中， 逐步排出填充于所述凹穴中的所述第一流体以便调节所述罐体的所述制经造部分的浮动 力。34. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在所述罐体的安设中， 通过使用第一支撑单元来固定所述罐体的所述经制造部分的位置，以使得所述罐体的所述 经制造部分不会在所述凹穴中偏置。35. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中通过使用第二支撑单 元将耦合到所述罐体的所述经制造部分的所述主体节段或所述上节段固定地定位在所述 罐体的所述经制造部分上方。36. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在将第三流体填充到 所述罐体中后填充所述回填材料，以防止所述罐体由于所述回填材料的压力而变形。37. 根据权利要求36所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中所述第三流体是水或 经压缩空气。38. 根据权利要求36所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中水或经压缩空气作为 所述第三流体一起填充到所述罐体中。39. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在所述回填层的形成 中，在将所述第一流体填充于所述凹穴中的同时通过施加压力来注入所述回填材料。40. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在所述回填材料的填 充之前，安设包围所述罐体的增强构件，且在填充所述回填材料时，所述回填层包含所述增 强构件。41. 根据权利要求40所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在将所述增强构件分 别安设为与所述上节段、所述主体节段和所述下节段的外表面间隔预定距离之后，当所述 节段中的每一个在所述罐体的制造中彼此耦合时，已分别安设在所述节段上的所述增强构 件通过彼此连接而安设。42. 根据权利要求30所述的用于构造高压流体储罐的方法，其中在横越所述凹穴的长 度方向的方向上挖掘所述凹穴的内壁，接着沿所述凹穴的所述内壁将环形模具安设在经挖 掘部分的上方，并接着将填充材料置放在所述模具与所述凹穴的所述内壁之间，由此形成 栓塞。
【文档编号】E04H7/02GK105934554SQ201480074003
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2014年4月29日
【发明人】柳东佑, 朴道炫, 朴贞昱, 崔炳熙, 金亨穆
【申请人】韩国地质资源研究院