分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构

本发明属于能源存储装置，具体涉及分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构。

背景技术：

1、压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术，储气装置作为压缩空气储能系统的关键环节，对系统高效、稳定和安全运行具有重要影响。随着压缩空气储能技术的快速发展，储气装置的研究备受人们关注。分离式地下压缩空气储能库选址灵活、储存量大，并且拥有优秀的耐久性以及合理的经济性，因此在布置地下压缩空气储能装置时被广泛使用。分离式地下压缩空气储能库能够利用其周围的围岩力量来抵抗储能库内压缩空气的压力，分离式地下压缩空气储能库建设的核心任务是保证储能库的密封性和洞室结构安全性，大多以钢板作为密封层材料，密封层的外部采用整体浇筑混凝土进行衬砌，作为密封层的传力结构层。

2、现阶段，整体式压缩空气储能库存在检修工况与运行工况两个典型工况，内压由钢板、衬砌与围岩三者联合承载，检修工况下由衬砌抵抗围岩压力。当地下压缩空气储能库的围岩为硬岩时，岩体强度较高，储能库在检修与运行工况不同受力状态下变形较小，仅依靠钢板自身延展性就可以适应压缩空气储放过程中的交变荷载。但当地下压缩空气储能库的围岩为软质岩时，岩体强度较低，储能库在运行工况不同受力状态下，压力高达15mpa以上，围岩受压后将产生较大的变形，致使密封钢板变形较大，严重时导致钢板强度超限而发生断裂，进而储能库发生漏气事故；同时运行工况下内压过大导致衬砌出现众多随机裂缝破坏衬砌的完整性，而检修放空下，破裂的衬砌无法有限抵抗围岩压力，存在围岩坍塌的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，解决了围岩为软质岩时，造成储能库在运行工况内压状态下软质围岩发生较大形变，致使钢板形变较大，从而造成密封钢板强度超限断裂，以及检修工况下破裂的衬砌无法有限抵抗围岩压力，造成围岩易坍塌的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，包括若干圆弧形的密封钢板，若干密封钢板组成一个圆形或椭圆形且相邻两个密封钢板之间设置有第一伸缩缝，每个密封钢板与软质围岩之间均设置有混凝土衬砌，相邻两个混凝土衬砌之间设置有第二伸缩缝，相邻两个密封钢板远离混凝土衬砌的一侧通过伸缩装置连接。

3、本发明的特点还在于，

4、第一伸缩缝和第二伸缩缝处于同一平面，且宽度相同。

5、第一伸缩缝和第二伸缩缝内均设置有伸缩材料。

6、伸缩材料采用聚硫橡胶。

7、每个密封钢板靠近混凝土衬砌的表面设置有若干“几”字形抓筋，抓筋设置于混凝土衬砌。

8、伸缩装置采用波纹钢板。

9、伸缩装置通过气密性连接方式与其相邻的密封钢板连接。

10、本发明的有益效果是：本发明分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，通过设置若干密封钢板、伸缩缝及伸缩装置，使其适用于软质围岩，在检修工况下衬砌结构受压时，伸缩缝闭合，此时衬砌结构由分离式变为整体式结构，更好地保持结构的密封性；在运行工况衬砌结构受拉时，伸缩缝张开，此时分离式衬砌结构能够通过伸缩缝将衬砌结构受力传导至围岩结构，减小衬砌结构与钢板所受拉力，防止密封钢板发生强度破坏，同时伸缩缝处的伸缩材料同时发生伸缩变形，保证分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构的气密性安全运行。

技术特征：

1.分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，包括若干圆弧形的密封钢板(4)，若干所述密封钢板(4)组成一个圆形或椭圆形且相邻两个所述密封钢板(4)之间设置有第一伸缩缝(7)，每个所述密封钢板(4)与软质围岩(1)之间均设置有混凝土衬砌(2)，相邻两个混凝土衬砌(2)之间设置有第二伸缩缝(8)，相邻两个所述密封钢板(4)远离混凝土衬砌(2)的一侧通过伸缩装置(5)连接。

2.根据权利要求1所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，所述第一伸缩缝(7)和第二伸缩缝(8)处于同一平面，且宽度相同。

3.根据权利要求1或2所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，所述第一伸缩缝(7)和第二伸缩缝(8)内均设置有伸缩材料(6)。

4.根据权利要求3所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，所述伸缩材料(6)采用聚硫橡胶。

5.根据权利要求1所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，每个密封钢板(4)靠近混凝土衬砌(2)的表面设置有若干“几”字形抓筋(3)，所述抓筋(3)设置于混凝土衬砌(2)。

6.根据权利要求1所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，所述伸缩装置(5)采用波纹钢板。

7.根据权利要求1或6所述的分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，其特征在于，所述伸缩装置(5)通过气密性连接方式与其相邻的密封钢板(4)连接。

技术总结
本发明公开了分离式地下压缩空气储能组合衬砌结构，包括若干圆弧形的密封钢板，若干密封钢板组成一个圆形或椭圆形且相邻两个密封钢板之间设置有第一伸缩缝，每个密封钢板与软质围岩之间均设置有混凝土衬砌，相邻两个混凝土衬砌之间设置有第二伸缩缝，相邻两个密封钢板远离混凝土衬砌的一侧通过伸缩装置连接。本发明衬砌结构解决了围岩为软质岩时，造成储能库在运行工况状态下软质围岩发生较大形变，致使钢板形变较大，从而造成密封钢板强度超限断裂，以及检修工况下破裂的衬砌无法有限抵抗围岩压力，造成围岩易坍塌的问题。

技术研发人员：何敏,赵晓崇,高焕焕,张艺博
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13