一种封存CO2的装置及方法与流程

本发明属于co2地下封存，具体涉及一种封存co2的装置及方法。

背景技术：

1、以二氧化碳为主的温室气体的过量排放导致全球气温升高，这已成为众所瞩目的环境问题。由于以化石燃料为主的能源结构的经济继续呈现上升的趋势，二氧化碳排放压力逐年增加。减排二氧化碳主要有三个途径，分别是减少二氧化碳的产生、二氧化碳的转化利用和二氧化碳的封存处理。目前，二氧化碳捕集和封存是实现大规模二氧化碳减排的潜在措施之一，其过程是：将二氧化碳从工业排放源分离出来，经输送至封存地点，并封存在合适的地层中，达到二氧化碳与大气的长期隔绝。一般认为最理想的封存场所是地下空间，包括含盐水层、油气田和深部不可采煤层。

2、充填开采是我国开采“三下”压煤的一种重要技术手段，近年来随着我国环保要求的不断提高，充填开采技术在我国的应用越来越广泛。因此，co2地下封存是目前降低碳排放，缓解温室效应的有效方法。目前常用的co2地下封存方式是以气体或者超临界状态直接注入地下进行封存，但面临封存效率低下和co2逸散等问题。建筑废料的常用处理方式是填埋，不仅占用土地资源，还可能造成地表土壤污染。如何将建筑废料填埋与co2地下封存技术联用，克服这两种技术存在的缺陷，对于这两个技术领域来说具有重要意义。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中co2地下封存技术封存效率低、co2逸散，以及建筑废料填埋占用资源、污染土壤等缺陷，从而提供了一种封存co2的装置及方法。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种封存co2的装置，包括连通的地上设施和地下设施；

4、所述地下设施包括封存井；

5、所述封存井至少包括第一套管，所述第一套管内壁贴合设置有隔热层，所述隔热层的长度短于所述第一套管，且第一套管末端与隔热层末端之间预留有第一间距；

6、所述第一套管上设置有若干个喷射口，若干个喷射口位于所述第一间距，形成喷射段，所述喷射口用于将水蒸气和/或液体水喷射到岩体内部，在岩体内部形成裂缝网络；

7、所述封存井还包括搅拌单元，所述搅拌单元设置在所述隔热层内部，所述搅拌单元位于所述隔热层末端，用于混合原料。

8、喷射口用于将水蒸气、液体水或者这两者混合物喷射到岩体内部。

9、所述封存井还包括，

10、第一通道，设置在所述第一套管内部，用于输送固体；

11、第二通道，设置在所述第一套管内部，用于输送液体水；

12、第三通道，设置在所述第一套管内部，用于输送气体；

13、所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道分别与所述搅拌单元连通。

14、所述封存井还设置有井口，用于连通所述地上设施和所述地下设施；

15、所述第一套管的入口和隔热层的开端齐平设置；

16、所述第一套管的入口和隔热层的开端均与所述井口重合。

17、进一步地，将所述封存井分隔为竖直段、弯折段和水平段。

18、所述地上设施包括，

19、研磨器，用于研磨固体建筑废料，使固体建筑废料形成具有不同粒度的固体粉末；

20、固体称量器，用于称量固体建筑废料；

21、气体流量计；

22、液体流量计；

23、加压器。

24、本发明还提供了一种封存co2的方法，采用上述封存co2的装置，所述封存co2的方法包括，

25、(1)水经第一次加压后注入封存井，部分水在喷射段形成水蒸气，得到汽水混合物；经第二次加压，汽水混合物从喷射口排出，使岩体内部形成裂缝网络；

26、(2)将固体粉末和水混合，形成泥浆，将泥浆注入到所述裂缝网络；

27、(3)将co2气体注入到封存井，使其进入到所述裂缝网络。

28、其中第一次加压和第二次加压的压力是根据地层压力确定的。本领域技术人员可以根据实际情况确定第一次加压和第二次加压的具体数值。

29、所述固体粉末来自建筑废料。

30、所述岩体为干热岩。

31、所述固体粉末包括第一粉末、第二粉末、第三粉末和第四粉末中的至少一种；

32、优选地，所述第一粉末的粒度小于0.01mm；

33、优选地，所述第二粉末的粒度为0.01-0.05mm；

34、优选地，所述第三粉末的粒度为0.05-0.1mm；

35、优选地，所述第四粉末的粒度为0.1-0.5mm。

36、所述第一粉末、第二粉末、第三粉末和第四粉末的质量比为1:(1-2):(1-4):(1-8)。

37、所述步骤(3)中，所述固体粉末与水的质量比为1:(2-5)。

38、本发明技术方案，具有如下优点：

39、1.本发明提供的封存co2的装置。该封存co2的装置包括连通的地上设施和地下设施，所述地下设施包括封存井；所述封存井至少包括第一套管，所述第一套管内壁贴合设置有隔热层，所述隔热层的长度短于所述第一套管，且第一套管末端与隔热层末端之间预留有第一间距；所述第一套管上设置有若干个喷射口，若干个喷射口位于所述第一间距，形成喷射段，所述喷射口用于将水蒸气和/或液体水喷射到岩体内部，在岩体内部形成裂缝网络；所述封存井还包括搅拌单元，所述搅拌单元设置在所述隔热层内部，所述搅拌单元位于所述隔热层末端，用于混合原料。该装置可以利用固体建筑废料中有效成分氧化钙将二氧化碳封存在地下，避免了废料直接填埋造成的污染，同时还可以将二氧化碳以固体的形式封存在地下，有效防止了二氧化碳的逸散，提升了固碳效率。

40、本发明提供的封存co2的装置可以通过水力压裂在岩体内部形成具有不同长度和开度的裂缝，形成裂缝网络结构，将固体建筑废料和液体水形成的泥浆输送至裂缝网络结构，再将二氧化碳输送至裂缝网络结构对其进行封存，该封存方式效率高，二氧化碳不会逸散。

41、2.本发明提供的封存co2的方法，水经第一次加压后注入封存井，部分水在喷射段形成水蒸气，得到汽水混合物，经第二次加压，汽水混合物从喷射口排出，使岩体内部形成裂缝网络，固体粉末和水混合形成泥浆，将其注入到裂缝网络，再将二氧化碳注入到裂缝网络，与泥浆反应，二氧化碳以碳酸钙的形式封存在岩体内部，该封存方法效率高，二氧化碳不易逸出，有效解决了固体废料填埋的问题。

42、3.本发明提供的封存co2的方法，采用具有不同粒度的固体粉末，可以使泥浆填充到不同长度和开度的裂缝中，能够充分填充裂缝网络。

43、4.本发明提供的封存co2的方法，干热岩是一种地热能源，一般温度大于180℃，是一种高温岩体，本发明不需要使用额外的加热装置，利用干热岩自身热量就可以使水变成水蒸气，有助于提升压裂效率，二氧化碳与泥浆反应所需的高温也由干热岩提供，无需额外能量供给，节能环保。

技术特征：

1.一种封存co2的装置，其特征在于，包括连通的地上设施和地下设施；

2.根据权利要求1所述的封存co2的装置，其特征在于，所述封存井还包括，

3.根据权利要求1或2所述的封存co2的装置，其特征在于，所述封存井还设置有井口，用于连通所述地上设施和所述地下设施；

4.根据权利要求1-3任一项所述的封存co2的装置，其特征在于，将所述封存井分隔为竖直段、弯折段和水平段。

5.根据权利要求1-4任一项所述的封存co2的装置，其特征在于，所述地上设施包括，

6.一种封存co2的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的封存co2的装置，所述封存co2的方法包括，

7.根据权利要求6所述的封存co2的方法，其特征在于，所述固体粉末来自建筑废料；

8.根据权利要求6或7所述的封存co2的方法，其特征在于，所述固体粉末包括第一粉末、第二粉末、第三粉末和第四粉末中的至少一种；

9.根据权利要求8所述的封存co2的方法，其特征在，所述第一粉末、第二粉末、第三粉末和第四粉末的质量比为1:(1-2):(1-4):(1-8)。

10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述固体粉末与水的质量比为1:(2-5)。

技术总结
本发明属于CO<subgt;2</subgt;地下封存技术领域，具体涉及一种封存CO<subgt;2</subgt;的装置及方法。该封存CO<subgt;2</subgt;的装置包括连通的地上设施和地下设施，地下设施包括封存井；封存井至少包括第一套管，第一套管内壁贴合设置有隔热层，隔热层的长度短于第一套管，第一套管末端与隔热层末端之间预留有第一间距；第一套管上设置有若干个喷射口，喷射口用于将水蒸气和/或液体水喷射到岩体内部，在岩体内部形成裂缝网络；封存井还包括搅拌单元，搅拌单元位于隔热层末端。该装置可以利用固体建筑废料中有效成分氧化钙将二氧化碳封存在地下，避免了废料直接填埋造成的污染，同时还可以将二氧化碳以固体的形式封存在地下，有效防止了二氧化碳的逸散，提升了固碳效率。

技术研发人员：王子威,尹立坤,杨立明,范翼帆,尹洪梅,张博
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13