一种海上CO2封存泄露检测及安全系统的制作方法

本发明属于海上co2处理领域，具体涉及一种海上co2封存泄露检测及安全系统。

背景技术：

1、全球气候变化背景下，co2减排是当今国际社会的共识和一致努力的行动目标。根据国际能源署(iea)的统计，自2006年开始，人类每年向大气中排放的co2大约有300亿t，大约60％的排放来自于大型的固定排放源，造成了严重的温室效应。碳捕集及封存技术(carbon capture&storage，ccs)是在不降低当前化石燃料使用量的情况下减少排入大气co2气体量的手段，是世界各国普遍关注的减缓温室气体排放的重要技术之一。

2、同时健康，安全和环境因素是影响ccs设计中最重要的因素。像所有的工业生产过程一样，ccs封存流程设计必须符合严格的卫生和安全法规要求。co2运输和封存中的健康，安全和环境问题主要由co2的意外泄漏而产生。co2从封存场地泄露的主要风险如下：

3、(1)窒息，如果在ccs封存流程中意外发生co2泄漏，空气中气态co2的增加有可能导致人体窒息和其他健康问题。由于co2的密度是空气的1.5倍，意外泄漏的co2容易堆积在地势低的地方。少量吸入气态co2能引起血液中的酸度增加，对呼吸道、心血管和中枢神经系统产生不利影响；吸入高浓度的co2会引起窒息。

4、(2)爆炸，高密度co2的意外释放是co2封存过程的主要风险。如果装有超过正常沸点的高压co2液体的容器发生破裂，容器内压力突然下降，液态co2猛烈沸腾，有可能导致剧烈的爆炸，产生强烈的冲击波和四溅的碎片；这种爆炸被称为bleve(沸腾液体的膨胀蒸汽爆炸)，是一种不常发生但极具灾难性的事件。

5、(3)人员冻伤，由于焦耳-汤姆逊效应，气相和高密度co2在减压时会显著变冷，而吸入极低的温度的气体可导致肺部冻伤甚至死亡。这就需要采取措施以降低人员冻伤的风险。因此在设计co2封存系统的时候，防止co2意外释放是一个主要考虑因素。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种海上co2封存泄露检测及安全系统，旨在达到co2封存注入过程中发生泄露时，能够快速发现泄露信号，定位泄露位置，将发生意外泄露时的灾害和风险降到最低的目的，其所采用的技术方案是：

2、一种海上co2封存泄露检测及安全系统，有co2泄露监控系统，液态co2依次经由滤器、co2注入泵、抑制水合物模块、换热器后被注入目标井口，所述换热器通往所述目标井口的封存注入管路是双壁管，在所述封存注入管路的两端分别设置有上游传感器和下游传感器。

3、发生泄漏时，封存注入管路内部产生负压波，所述上游传感器与所述下游传感器将检测到负压波的时间传递给所述co2泄露监控系统，所述co2泄露监控系统接收到信号后判断出具体泄漏点位置x，同时发出信号关闭所述co2注入泵，使液态co2返回液态co2储舱；

4、

5、其中，l是所述上游传感器与所述下游传感器之间的距离，

6、δt是所述上游传感器与所述下游传感器检测到负压波的时间差，

7、v是负压波在液体中的传播速度。

8、上述一种海上co2封存泄露检测及安全系统，更进一步地，所述上游传感器设置在所述封存注入管路靠近所述目标井口的一端，所述下游传感器设置在所述封存注入管路远离所述目标井口的一端，所述上游传感器与所述目标井口之间设置有第一电磁阀。

9、所述换热器通过管路与所述液态co2储舱相连接，所述换热器通往所述液态co2储舱的通路上设置有压力控制阀，所述压力控制阀通往所述液态co2储舱的管路上伸出有排舷管，所述排舷管上设置有第二电磁阀。

10、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述压力控制阀与所述co2泄露监控系统信号连接。

11、上述一种海上co2封存泄露检测及安全系统，更进一步地，co2泄露监控系统判断出具体泄漏点后，向所述压力控制阀发送电子信号，控制所述压力控制阀开启，液态co2流入所述液态co2储舱内。

12、上述一种海上co2封存泄露检测及安全系统，更进一步地，所述排舷管的出口位于平台以下，朝向大海。

13、上述一种海上co2封存泄露检测及安全系统，更进一步地，所述上游传感器与所述下游传感器的电流是4-20ma，压力范围是0～200bar，温度范围是-50℃～50℃。

14、上述一种海上co2封存泄露检测及安全系统，更进一步地，所述负压波在液体中的传播速度1100m/s。

15、本发明采用的这种co2泄漏检测及安全系统，在co2封存注入过程中发生泄露时能快速发现泄露信号，定位泄露位置，同时及时停止co2注入泵，将管路中的液态co2安全处理。避免发生更大的危害，使co2封存过程中发生意外泄露时的灾害和风险降到最低。

技术特征：

1.一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，有co2泄露监控系统(9)，液态co2(1)依次经由滤器(2)、co2注入泵(3)、抑制水合物模块(4)、换热器(5)后被注入目标井口(11)，所述换热器通往所述目标井口的封存注入管路(15)是双壁管，在所述封存注入管路的两端分别设置有上游传感器(12)和下游传感器(13)；

2.根据权利要求1所述的一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，所述上游传感器设置在所述封存注入管路靠近所述目标井口的一端，所述下游传感器设置在所述封存注入管路远离所述目标井口的一端，所述上游传感器与所述目标井口之间设置有第一电磁阀(10)；

3.根据权利要求2所述的一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，co2泄露监控系统判断出具体泄漏点后，向所述压力控制阀发送电子信号，控制所述压力控制阀开启，液态co2流入所述液态co2储舱内。

4.根据权利要求2所述的一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，所述排舷管的出口位于平台以下，朝向大海。

5.根据权利要求1或2所述的一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，所述上游传感器与所述下游传感器的电流是4-20ma，压力范围是0～200bar，温度范围是-50℃～50℃。

6.根据权利要求1所述的一种海上co2封存泄露检测及安全系统，其特征在于，所述负压波在液体中的传播速度1100m/s。

技术总结
一种海上CO2封存泄露检测及安全系统，液态CO2依次经由滤器、CO2注入泵、抑制水合物模块、换热器后被注入目标井口，换热器通往目标井口的封存注入管路是双壁管，在封存注入管路的两端分别设置有上游传感器和下游传感器。发生泄漏时，封存注入管路内部产生负压波，上游传感器与下游传感器将检测到负压波的时间传递给CO2泄露监控系统，CO2泄露监控系统接收到信号后判断出具体泄漏点位置X，同时发出信号关闭CO2注入泵，使液态CO2返回液态CO2储舱。本发明在CO2封存注入过程中发生泄露时能快速发现泄露信号，定位泄露位置，同时及时停止CO2注入泵，将管路中的液态CO2安全处理。避免发生更大的危害，使CO2封存过程中发生意外泄露时的灾害和风险降到最低。

技术研发人员：嵇智勇,彭贵胜,谭爱辉,贾淑洁,邹文潇,于泽,赵锐,王树鹏,付佳杰,齐亮,姜鹏,刘庆江,王科浩
受保护的技术使用者：大连船舶重工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8