[實用新型]一種基于煤礦采空區的二氧化碳地下封存系統

有效

• 申請號: 201520518089.0
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN205035365U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 董斌琦;袁明;田雁;張曉煜;曹志國;張凱;李井峰;郝興輝;黃維;沈亞東;劉玉平
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/04;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 尹吉偉

技術領域

本實用新型專利屬于二氧化碳減排領域，特別涉及一種基于煤礦采空區的二氧化碳地下封存系統。

背景技術

溫室氣體效應作為目前全人類共同關注的問題，其所造成的全球氣候變暖已對自然生態系統造成了明顯的影響。如何在經濟和社會不斷發展的同時，有效控制和減少二氧化碳等溫室氣體的排放，是世界各國共同面臨的嚴峻問題。目前我國已經公開承諾到2030年CO₂排放量不再增加，開發切實有效的低成本CO₂減排技術已成為迫切需要。

我國“富煤少油少氣”的資源稟賦條件，決定了煤炭在我國的主體能源地位在很長一段時間內不會發生改變。煤炭轉化利用過程，如燃煤發電、煤化工，都會排放大量CO₂。煤炭利用行業面臨的CO₂減排壓力尤為突出。

現有的CO₂減排技術主要包括CO₂的捕集與封存(CCS)技術、植樹造林和微藻固碳等。

其中，CCS技術主要是將煤化工尾氣或者電廠煙氣中的CO₂提純后，通過注入井注入到地下鹽水層進行封存，例如神華集團在鄂爾多斯開展了10萬噸/年的CCS(二氧化碳捕集與封存)先導性試驗研究，驗證了全流程二氧化碳捕集與封存。然而，CCS技術目前主要存在以下問題有：首先，部分專家學者認為CCS僅僅是將CO₂封存起來，并沒有真正實現CO₂的減少，不屬于CO₂的減排；其次，CO₂的捕集封存需要高純度的CO₂，一般的煤化工、電廠排放的CO₂尾氣都不滿足直接封存的要求，需要額外增加CO₂的提純系統或者對電廠進行改造，如采用IGCC發電或者富氧燃燒技術，這些都會大幅增加CO₂捕集的成本；再次，CO₂地下封存存在溢出的可能性，其安全性尚有爭議。

植樹造林依賴于特定的環境，特別是對于我國西部生態脆弱區，并不適合，并且樹木等植物只能緩慢吸收大氣中的CO₂，受土地面積的限制，其消納CO₂的總量與人類生產活動的排放量比，十分有限。

微藻固碳技術主要是利用微藻光合作用效率高、繁殖快、環境適應性強的特點固定CO₂。利用尾氣中的CO₂養殖微藻，一方面實現CO₂的固定，一方面從養殖得到的微藻中提取生物柴油等清潔能源。然而。目前微藻固碳技術存在的主要問題是：微藻養殖所用的培養水體(水溶液)中微藻濃度低(一般不超過1wt％)，將微藻與水分離出來需要添加大量絮凝劑，會導致水體發生污染；經沉淀分離后的微藻中仍含有大量水分(95wt％以上)，需要充分干燥后才能將其中的油脂提取出來，這一系列過程中都會消耗大量能源，所消耗的能源遠大于從得到微藻中獲取的油脂中蘊藏的能量，經濟上不可行。

針對這一現狀，迫切需要開發一種切實可行的低成本、安全可靠的CO₂減排技術。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于煤礦采空區的二氧化碳地下封存系統，從而實現CO₂的低成本、安全可靠的減排。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種基于煤礦采空區的二氧化碳地下封存系統，所述二氧化碳地下封存系統包括：

氣體配送單元，用于使CO₂尾氣與空氣混合，并將得到的混合氣體作為微藻養殖單元的CO₂源提供給微藻養殖單元；

微藻養殖單元，用于吸收來自所述氣體配送單元的混合氣體中的CO₂，并繁殖微藻；

至少一個地下密閉空間，所述地下密閉空間為由所述煤礦采空區內的殘留煤柱與連接所述殘留煤柱的人工壩體圍繞形成的閉合空間，用于接收來自所述微藻養殖單元的含藻水溶液，并分離出所述水溶液中的微藻；

第一輸送裝置，用于將經所述地下密閉空間分離微藻后的水溶液送回所述微藻養殖單元；和

第二輸送裝置，所述第二輸送裝置用于將來自所述微藻養殖單元的含藻水溶液送入地下密閉空間。