[發明專利]液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源管道設計方法

有效

• 申請號: 201710833522.3
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107631104B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 陳孝元;陳宇
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: F16L9/18
• 分類號: F16L9/18;F16L59/14;G06F17/50;H01B12/06;H02G3/04
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;韓洋

本發明公開了一種液化頁巖氣?液氮?超導直流電纜復合能源管道設計方法，該方法通過滿足了復合能源傳輸管道內的最大允許壓降、最大允許溫升和最大允許真空度變化率這三個運行限制條件，避免了因真空、絕熱結構設計不合理而造成的真空維護時間過短或管道漏熱過大的安全隱患。同時，由于設置在液氮傳輸管道內的超導直流電纜直徑較大，有利于降低電纜運行電流產生的磁場，進而提高超導直流電纜的電能傳輸容量。

技術領域

本發明涉及油氣儲存與運輸技術領域和電力傳輸技術領域，特別涉及一種大容量液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸管道設計方法。

背景技術

近年來出于緩解日趨嚴重的能源危機和環保壓力的動機，除壓縮頁巖氣和液化頁巖氣的遠距離運輸方式以外，頁巖氣還被直接用作發電應用。在頁巖氣開采當地直接建設大容量頁巖氣發電站，再通過傳統的高壓輸電線路輸送至遠距離電力用戶。由于頁巖氣開采地區往往與集中用電的大中城市區域相距較遠，傳統的高壓輸電方式將不可避免地帶來高壓架空輸電線路的建設和維護的成本問題。

中國專利CN2015106342153公開了一種液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸系統，其一方面將液化頁巖氣傳輸管道設置在液氮傳輸管道內，利用具有更低運行溫度的液氮(65-75K)使液化頁巖氣(110-120K)始終維持在正常運行溫區，消除了液化頁巖氣的溫升及氣化安全隱患；另一方面將超導直流電纜設置在液氮傳輸管道內，利用具有更低運行溫度的液氮制冷超導直流電纜，使其具有更高的電能傳輸容量。但是，該專利并沒有綜合考慮最大允許壓降、最大允許溫升和最大允許真空度變化率這三個限制條件，來實現遠距離、大容量的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供一種綜合考慮最大允許壓降、最大允許溫升和最大允許真空度變化率這三個限制條件，且能夠實現遠距離、大容量的液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源傳輸的管道設計方法。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案是：

一種液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源管道設計方法，其特征在于，包括以下步驟，

1)確定液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源管道的構造；其中，液化頁巖氣傳輸管道同軸設置在超導直流電纜的內部，所述超導直流電纜同軸設置在液氮傳輸管道的內部；而且，所述液化頁巖氣傳輸管道包括內管、外管、內管與外管之間的真空夾層以及所述真空夾層內的絕熱材料；所述液氮傳輸管道包括內管、外管、內管與外管之間的真空夾層以及所述真空夾層內的絕熱材料；所述超導直流電纜包括金屬銅骨架和繞制在金屬銅骨架上的超導導線；其中，所述液化頁巖氣傳輸管道的外管通過若干個金屬支撐架與所述液氮傳輸管道的內管相連，而且所述液化頁巖氣傳輸管道的外管通過若干個非金屬支撐架與所述超導直流電纜的金屬銅骨架相連；且所述液化頁巖氣傳輸管道和所述液氮傳輸管道的內管與外管均由不銹鋼制成；

2)確定液化頁巖氣-液氮-超導直流電纜復合能源管道的預設性能參數和允許工作條件；包括：單位傳輸時間內液化頁巖氣的流量質量為液化頁巖氣的初始壓強為P₁，單位傳輸長度內液化頁巖氣的最大允許壓降為液化頁巖氣的初始溫度為T₁，單位傳輸長度內液化頁巖氣的最大允許溫差為單位運行時間內液化頁巖氣傳輸管道的最大允許真空度變化率為液氮的初始壓強為P₂，單位傳輸長度內液氮的最大允許壓降為液氮的初始溫度為T₂，單位傳輸長度內液氮的最大允許溫差為單位運行時間內液氮傳輸管道的最大允許真空度變化率為復合能源管道外的大氣壓強為P₃，復合能源管道外的大氣溫度為T₃，液氮傳輸管道泄漏到外界大氣中的漏熱功率為q₁，超導直流電纜的損耗功率為q₂；