Resumen

La contradicción entre la oferta y la demanda de energía hace que se preste cada vez más atención a la tecnología de almacenamiento de energía a gran escala; la tecnología de almacenamiento de energía en aire comprimido (CAES) es una nueva tecnología de almacenamiento de energía que suscita gran interés en el mundo. La investigación de la transferencia de calor acoplada y la filtración en las rocas circundantes fracturadas es la base necesaria para evaluar la seguridad de funcionamiento y la eficacia del CAES. Los estudios actuales apuntan a la posibilidad de que se produzcan grietas en las juntas del revestimiento de hormigón, pero los procesos termodinámicos y las características de las fugas de aire comprimido en presencia de grietas y las características de transferencia de calor de las filtraciones no se han abordado ni comunicado. Con el fin de investigar la fuga, la filtración de gas y la ley de transferencia de calor en la roca fracturada cuando el sello del depósito de gas CAES de roca dura se agrieta, se utiliza el módulo Darcy de fractura de COMSOL, y el modelo Forchheimer no Darcy como la filtración constitutiva. El ODE global se utiliza para calcular el proceso termodinámico del aire comprimido en el almacenamiento de gas con la filtración acoplada y el proceso de transferencia de calor. La presión y la temperatura del aire comprimido se obtienen como límite no permanente del modelo de transferencia de calor por infiltración. Se establece un programa para calcular las características de filtración y transferencia de calor de la roca circundante fracturada en el depósito de gas CAES. Sobre esta base, con la caverna del CAES de Suichang propuesta como fondo, se estudian las características de filtración y transferencia de calor de la roca circundante fracturada del almacenamiento de gas. Los resultados mostraron que cuando hay menos grietas en el revestimiento y la roca circundante del depósito de aire, la presión del aire disminuye debido a una pequeña cantidad de fuga de aire después de 30 ciclos de operación, y la tasa de fuga de cada ciclo es del 0,7% de la capacidad de almacenamiento de gas, pero sigue cumpliendo los requisitos de ingeniería. Si la planta funciona en estas condiciones, será necesario aumentar la tasa de carga en 1,2 kg/s por etapa de carga del ciclo. En la fase de descarga y generación de energía, el aire a alta presión que previamente se filtró en las grietas del macizo rocoso podría volver a fluir hacia el almacenamiento de aire a través de las grietas del revestimiento. Por lo tanto, es incorrecto y poco fiable considerar el gas que sale de la superficie interior del revestimiento como inutilizable. Cuando la anchura de la grieta del revestimiento es inferior a 0,3 mm, el flujo de infiltración es un flujo Darcy y puede ignorarse el efecto no Darcy; cuando la anchura de la grieta del revestimiento es superior a 0,5 mm, no puede ignorarse el efecto no Darcy de la infiltración. La velocidad del gas en el medio de fractura de la roca circundante es del orden de 0,01 m/s con un rango de influencia de más de 100 m, y la velocidad del gas en el medio de los poros es del orden de 10-6 m/s con un rango de influencia de 50 m. Los resultados de este estudio contribuyen a una mejor comprensión de la interacción entre las propiedades termodinámicas del aire comprimido y el proceso de transferencia de calor por infiltración en los depósitos subterráneos de almacenamiento de aire comprimido, así como el proceso de fuga de gas en caso de agrietamiento del sello del revestimiento.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:características de transferencia de calor, aire comprimido, tecnología de almacenamiento de energía, proceso de transferencia de calor, depósito de gas caes, anchura de la grieta, almacenamiento de gas, rango de influencia, efectos darcy, velocidad del gas
• Keywords:heat transfer characteristics, compressed air, energy storage technology, heat transfer process, caes gas reservoir, crack width, gas storage, influence range, darcy effects, gas velocity