一种CO2智能储存箱及采空区CO2封存支护方法

本发明属于煤矿气体处理领域，具体涉及一种co2智能储存箱及采空区co2封存支护方法。

背景技术：

1、随着现代化工业的发展，对化石燃料的不节制燃烧使用、人类对于树木的滥砍乱伐致使水土流失、城市化建设的不断加快以及人口基数的不断增大等等，导致大气中的co2含量不断增加，地球表面的温度逐渐上升，从而形成了co2温室效应，气温的升高使得极地冰川融化，沿海国家和城市面临着被海水淹没的危机；温度改变导致气候带移动，各种动植物来不及适应变化后的环境从而面临种族灭绝的灾难；气候的变化和气候变化带来的降水量变化，使得农作物的产量和分布类型发生改变，这些灾难的出现和人类的行为息息相关，已经成为人类所面临的不可轻视和不可忽视的巨大气候问题。

2、为解决温室效应所带来的气候问题，世界各国将环境问题视为人类发展不可避免和必须解决的重要问题。造成温室效应的罪魁祸首是co2，如何控制co2的产量或者就大气中已经存在的co2如何降低其含量是当下需要解决的问题。随着技术、方法、思想的不断创新，运用化学、物理手段治理co2的方法较多，但这些方法大多都存在着治理条件困难、治理成本高、产生新污染等诸多问题，所以如何快速、高效、零污染、低成本的治理co2是目前所面临的一个难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种co2智能储存箱及采空区co2封存支护方法。通过所述co2智能储存箱能够实现将co2长期封存在地下采空区，并在必要情况下，对采空区起到支护作用。

2、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了一种co2智能储存箱，包括箱体；

4、所述箱体包括用于储存液体co2的箱体内壳，和设于所述箱体内壳外且用于保护箱体内壳的箱体外壳；

5、所述箱体外壳外设有增加牢固性的箱体钢架和连锁钢架；

6、所述箱体顶部设有控制箱体温度和压力的温度控制装置和气压变化装置、智能封口以及增加封口密封性的封口加固圈；

7、所述温度控制装置包括显示所述箱体内壳中温度的温度显示器、控制箱体内温度变化的温度控制阀和具有调节功能的温度调配块；

8、所述气压变化装置包括显示所述箱体内壳中压力的压力显示器、控制箱体内压力变化的压力控制阀和具有调节功能的压力调配块。

9、进一步的，所述箱体外还设有刚性支撑体；所述刚性支撑体包括设在所述箱体外壳外的箱体固定仓；所述箱体固定仓外设有起到保护作用的保护钢壳；所述箱体固定仓的边角处设有液压立柱；所述液压立柱上设有立柱连接口，用来连接2个以上的刚性支撑体。

10、进一步的，所述钢性支撑体的顶端和底端设有用于增加稳定性的可拆卸顶梁和可拆卸底座。

11、进一步的，所述液压立柱和箱体固定仓之间采用连接柱相连；所述液压立柱的高度不低于箱体固定仓。

12、进一步的，所述箱体内壳为圆柱体，由混凝土和高强度抗压防腐材料制造而成；所述箱体外壳为八面体形状，由强度和防腐性较高的钢性材料制造而成。

13、进一步的，所述箱体外壳外还设有箱体的类别标志、箱体信息板、警示标、便携抚孔和箱体状态显示柱。

14、本发明还提供了一种采空区co2封存支护方法，包括以下步骤：

15、（1）利用co2气体收集系统收集空气，将co2气体和其他气体分离后提纯，将提纯后的co2气体冷却压缩成co2液体；

16、（2）co2液体装入权利要求1所述的co2智能储存箱内进行封存，通过运输系统运输至煤矿采空区，最后利用隔离墙将采空区封存起来。

17、进一步的，所述co2气体收集系统分为收集分离系统和冷却压缩系统；

18、所述气体收集系统中包括气体收集房，其顶部设立2个及2个以上风机，用来收集空气；所述风机一侧与空气直接接触，另一侧与风筒连接，此时通过所述风机收集的空气经由风筒输送至设置在所述气体收集房内的气体分离机内，将空气中的co2气体和其他气体进行分离提纯；分离后的其他气体通过所述气体分离机通过上方相连的风筒和空气排放柱排放至大气中，而被分离提纯后的co2气体则通过所述气体分离机后方连接的地下输送管道输送至冷却压缩系统进行下一步的处理；

19、所述冷却压缩系统包括冷却压缩机；经地下输送管道输送来的co2气体被输送到设置在地面上的冷却压缩机内；所述冷却压缩机上设有温度调节器和压力调节器，其将co2气体冷却压缩成co2液体；所述co2液体通过液态输送管输送至所述co2智能储存箱内进行装箱封存；

20、所述运输系统包括传送机，装箱封存后的co2智能储存箱被所述传送机运输至煤矿采空区，进而完成对co2的封存工作。

21、进一步的，和风机相连接的风筒与设置在气体收集房顶部的空气缓冲塔的侧面相连，此时风机收集的空气流速能够被降低，使得空气能够以平缓的速度流入气体分离机内；所述空气缓冲塔的下端通过风筒和气体分离机连接，在所述空气缓冲塔和气体分离机相连的风筒上设置有风筒阀门，能够随时控制空气进入到气体分离机。

22、进一步的，在运输所述co2智能储存箱至煤矿采空区的过程中，液态输送管道末端设有自动注射口，其能够自动与所述co2智能储存箱上方的智能封口连接，并且在短时间内完成注射装箱操作，待装箱完成后，所述自动注射口能够自动与所述co2智能储存箱分离，进行下一个装箱任务；所述传送机的启停能够控制自动注射口的工作状态。

23、本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

24、1、本发明设计了一种利于co2收集储存的智能储存箱，其能够利用温度控制装置和气压变化装置，并根据箱体内部的温度和压强变化以及箱体外部的不同因素影响，自动调节箱体内的温度和气压，使得箱体内co2始终保持在液态状，从而实现对co2的长期储存。

25、2、本发明还进一步在co2智能储存箱的基础上，设计了一种支撑式co2智能储存箱，对于一些地质条件差且未作处理的采空区，不仅可以有效的储存co2，还能够让每一个co2智能储存箱变成简单的“液压支架”，对有垮落风险的采空区产生支护作用，避免采空区的坍塌、垮落。

26、3、本发明首先将大气中的空气收集起来，通过气体分离设备，将co2气体和其他气体分离开来，然后将分离提纯的co2气体通过气体冷却压缩设备转化为co2液体，压缩后的液体co2装入所述的co2智能储存箱内，最后将智能储存箱通过矿井副井和巷道运输至煤矿采空区，从而完成对co2的封存。所述的co2智能储存箱及采空区co2封存支护方法不仅可适用于地质条件差、采空区容易垮落的矿井，也可以用于地质条件较好、不需要支护的采空区，因此适用场景广泛，从而实现快速、高效、零污染、低成本的治理co2。

技术特征：

1.一种co2智能储存箱，其特征在于，包括箱体；

2.根据权利要求1所述的co2智能储存箱，其特征在于，所述箱体外还设有刚性支撑体；所述刚性支撑体包括设在所述箱体外壳外的箱体固定仓；所述箱体固定仓外设有起到保护作用的保护钢壳；所述箱体固定仓的边角处设有液压立柱；所述液压立柱上设有立柱连接口，用来连接两个以上的刚性支撑体。

3.根据权利要求2所述的co2智能储存箱，其特征在于，所述钢性支撑体的顶端和底端设有用于增加稳定性的可拆卸顶梁和可拆卸底座。

4.根据权利要求2所述的co2智能储存箱，其特征在于，所述液压立柱和箱体固定仓之间采用连接柱相连；所述液压立柱的高度不低于箱体固定仓。

5.根据权利要求1所述的co2智能储存箱，其特征在于，所述箱体内壳为圆柱体，由混凝土和高强度抗压防腐材料制造而成；所述箱体外壳为八面体形状，由强度和防腐性较高的钢性材料制造而成。

6.根据权利要求1所述的co2智能储存箱，其特征在于，所述箱体外壳外还设有箱体的类别标志、箱体信息板、警示标、便携抚孔和箱体状态显示柱。

7.一种采空区co2封存支护方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的采空区co2封存支护方法，其特征在于，所述co2气体收集系统分为收集分离系统和冷却压缩系统；

9.根据权利要求8所述的采空区co2封存支护方法，其特征在于，和风机相连接的风筒与设置在气体收集房顶部的空气缓冲塔的侧面相连，此时风机收集的空气流速能够被降低，使得空气能够以平缓的速度流入气体分离机内；所述空气缓冲塔的下端通过风筒和气体分离机连接，在所述空气缓冲塔和气体分离机相连的风筒上设置有风筒阀门，能够随时控制空气进入到气体分离机。

10.根据权利要求8所述的采空区co2封存支护方法，其特征在于，在运输所述co2智能储存箱至煤矿采空区的过程中，液态输送管道末端设有自动注射口，其能够自动与所述co2智能储存箱上方的智能封口连接，并且在短时间内完成注射装箱操作，待装箱完成后，所述自动注射口能够自动与所述co2智能储存箱分离，进行下一个装箱任务；所述传送机的启停能够控制自动注射口的工作状态。

技术总结
本发明公开了一种CO<subgt;2</subgt;智能储存箱及采空区CO<subgt;2</subgt;封存支护方法。所述CO<subgt;2</subgt;智能储存箱包括箱体，其分为用于储存液体CO<subgt;2</subgt;的箱体内壳，和设于箱体内壳外且用于保护箱体内壳的箱体外壳；所述箱体外壳外设有增加牢固性的箱体钢架和连锁钢架；所述箱体顶部设有控制箱体温度和压力的温度控制装置和气压变化装置、智能封口以及增加封口密封性的封口加固圈；所述温度和气压控制装置分别包括显示器、控制阀和调配块。同时，利用本发明所述的CO<subgt;2</subgt;智能储存箱能够实现将CO<subgt;2</subgt;长期封存在地下采空区，并在必要情况下，对采空区起到支护作用，进而实现快速、高效、零污染、低成本的治理CO<subgt;2</subgt;。

技术研发人员：李青海,马小勇,纪永虎,史卫平,张庆振,马洪涛,杨涛,张巨峰,何树超
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15