[實用新型]一種深海碳封存與發電系統

有效

• 申請號: 201922162695.4
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN211287815U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 謝永慧;施東波;李金星;張荻
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K27/00;F01K13/00;F01D15/10;F03B13/14;C01B32/55
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本實用新型公開了一種深海碳封存與發電系統，包括余熱透平、廢氣換熱器、氣體剝離裝置、廢氣處理裝置、超臨界二氧化碳壓縮機、波浪能發電設備、地熱換熱器、超臨界二氧化碳透平和海底冷卻器。本實用新型通過對電廠廢氣進行余熱發電并進行二氧化碳剝離，將剝離出的二氧化碳應用于海底地熱布雷頓循環，最終存儲于深海封存孔穴，系統結構緊湊、體積小、效率高；利用富足的海底地熱能為熱源，無污染且成本低廉；將二氧化碳以二氧化碳水合物的形式存儲，成本較低、環境友好、密封性好；利用海底地質體中擁有良好儲蓋的枯竭油田、氣田或天然孔穴作為碳封存場所，封存效果好，降低后期維護及監測成本，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本實用新型屬于環保技術和新能源發電技術領域，特別涉及一種深海碳封存與發電系統。

背景技術

隨著工業化進程的不斷發展和社會的不斷進步，人類對于化石能源的需求量日益增高，燃燒化石燃料所導致的空氣污染和溫室效應已嚴重危及人類賴以生存的地球環境。全球變暖導致了冰川融化、海平面上升等一系列全球性問題，世界各國逐漸意識到了全球變暖導致的生態環境問題，開始從技術、經濟、政策、法律層面探究長期有效的解決途徑，來緩解全球變暖的趨勢。目前主要解決方法分為兩種，一是尋求低成本有效方案減少二氧化碳的排放，二是將二氧化碳氣體封存起來。全球變暖與化石燃料大量燃燒導致的二氧化碳排放密切相關，目前化石燃料仍然是當今世界能源產業的主導，減少二氧化碳排放需要能源結構從原本化石能源向清潔能源轉變。盡管目前世界各國不懈努力，但能源結構的轉變仍是一個長期緩慢的過程，因而現階段采用二氧化碳封存技術是解決溫室效應的重要手段。燃煤電廠作為二氧化碳排放的主要方式，往往將燃燒產生的二氧化碳不經處理直接排向大氣。對燃煤電廠排放的二氧化碳進行捕捉及封存，對于減緩溫室效應具有重要意義，然而二氧化碳捕捉及封存技術能耗較高，技術尚不成熟，目前只有少部分電廠采用，降低二氧化碳碳封存能耗、提高二氧化碳碳封存效率是國內外研究的重點。

地熱能作為無污染的清潔能源，是由地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變產生的，其儲量巨大，是可再生能源發展的重要方向。當前人類只對陸地上的地熱資源進行了一定規模的開發，然而地球表面大部分被海洋覆蓋，海底賦存著更為豐富的地熱資源。初步估計該海底擁有約10萬兆瓦潛力的地熱能，平均溫度可達330℃。

在低溫、高壓狀態下，二氧化碳將和水形成一種較為特殊的包絡化合物，稱為二氧化碳水合物。二氧化碳水合物中，水分子通過氫鍵形成主體結晶網絡，二氧化碳作為客體分子填充在網絡孔穴中，采用二氧化碳水合物存儲、固定二氧化碳，是當今水合物領域的研究熱點。當壓力大于7.4MPa，溫度高于31.1℃時，二氧化碳便進入超臨界態，此時，二氧化碳體現出高密度、低粘度的物理性質，將其作為布雷頓循環工質，將顯著提高系統熱效率、減小系統占地面積，具有良好的工程應用前景。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的局限性，提供了一種深海碳封存與發電系統，本實用新型通過對電廠廢氣進行余熱發電并進行二氧化碳剝離，將剝離出的二氧化碳應用于海底地熱布雷頓循環，最終存儲于深海封存孔穴，系統結構緊湊、體積小、效率高；利用富足的海底地熱能為熱源，無污染且成本低廉；將二氧化碳以二氧化碳水合物的形式存儲，成本較低、環境友好、密封性好；利用海底地質體中擁有良好儲蓋的枯竭油田、氣田或天然孔穴作為碳封存場所，封存效果好，降低后期維護及監測成本，具有廣闊的應用前景。

本實用新型采用如下技術方案來實現的：

一種深海碳封存與發電系統，包括余熱透平、廢氣冷卻器、氣體剝離裝置、廢氣處理裝置、超臨界二氧化碳壓縮機、波浪能發電設備、地熱換熱器、超臨界二氧化碳透平和海底冷卻器；其中，