碳捕捉与封存(CCS)技术
碳捕捉与封存技术

碳捕捉与封存技术碳捕捉与封存技术(Carbon Capture and Storage,CCS)是一种用于减少二氧化碳(CO2)排放并防止其进入大气中的技术手段。
该技术通过将二氧化碳从工业源或发电厂等排放源捕捉、运输和封存到地下储层,以减少其对全球气候变化的贡献。
碳捕捉与封存技术的核心步骤包括碳捕捉、运输和封存。
首先,需要在排放源处将二氧化碳捕捉出来。
目前常用的捕捉技术包括化学吸收、物理吸收和膜分离等方法。
其中,化学吸收是最常见的方法,通过将二氧化碳溶解于溶剂中,然后再将溶剂与二氧化碳分离,从而实现二氧化碳的捕捉。
捕捉到的二氧化碳需要进行运输到封存地点。
运输方式主要包括管道运输和船舶运输。
管道运输适用于较近距离的运输,而船舶运输则适用于远距离运输。
在运输过程中,需要采取一系列措施确保二氧化碳的安全运输,避免泄漏和污染。
捕捉到的二氧化碳需要封存到地下储层中。
地下储层通常指的是深埋在地下数千米以下的地质层,如油气田、盐水层和煤层等。
在封存过程中,需要进行地质勘探和评估,确保储层的安全性和稳定性。
然后,通过注入二氧化碳到储层中,利用地质层的孔隙和裂缝将其封存起来,并通过监测和评估系统实时监测封存效果。
碳捕捉与封存技术的应用可以有效减少二氧化碳的排放并降低其对全球气候变化的影响。
它可以应用于各种排放源,如发电厂、石油化工厂和钢铁厂等,减少其温室气体排放。
此外,碳捕捉与封存技术还可以与其他低碳技术结合使用,如可再生能源和能源效率改进等,实现更加可持续的能源系统。
然而,碳捕捉与封存技术也面临一些挑战和限制。
首先,该技术需要大量的能源和资金投入,增加了项目的成本。
其次,寻找合适的地下储层也是一个挑战,因为不是所有地质层都适合封存二氧化碳。
此外,封存二氧化碳的长期安全性和环境影响也需要进一步研究和评估。
碳捕捉与封存技术是一项重要的应对气候变化的技术手段。
它可以有效减少二氧化碳的排放,并为实现低碳经济和可持续发展做出贡献。
碳捕集与封存( CCS)简介

碳捕集与封存(CCS)简介碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等排放的二氧化碳收集起来并封存而与大气隔绝的一种技术。
CCS是为了实现温室气体减排、应对全球气候变化而开发的一项新技术,其重要意义在Array于:它是在继续利用煤、石油等化石能源的同时实现CO2近零排放的唯一有效技术。
CCS技术包括CO2捕集、运输以及封存三个环节,每个环节都已有成熟技术,但在串联起来应用于大规模CO2减排时尚需要通过各种途径降低成本,包括进行技术改造和将所捕集的一部分CO2提供利用,如用于提高石油采收率等。
二氧化碳捕集二氧化碳的捕集方式主要有三种:燃烧前捕集(Pre-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuelcombustion)、燃烧后捕集(Post-combustion)。
燃烧前捕集目前主要采用IGCC(整体煤气化联合循环)发电系统。
其过程是在燃烧之前将煤气化成煤气并净化除去CO2、H2S、NOx及粉尘等,再将煤气分离得到得到H2和CO2。
H2作为燃气轮机的燃料,CO2经脱水和压缩后提供封存。
伴生的高温废气再利用来产生蒸汽供蒸汽轮机发电。
该技术的捕集系统小,效率高、用水少、环保(同时实现脱碳、脱硫、脱硝和除尘),还可与煤化工相结合,实现电、热、化工产品(氢气、甲醇、烯烃)等多联产。
IGCC的研发已列入我国“十一五”发展规划纲要和863计划重大项目。
富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程,但通过制氧技术,将空气中占大比例的氮气(N2)脱除,直接采用高浓度的氧气(O2)与抽回的部分烟气的混合气体来替代空气,这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体,可以直接进行处理和封存。
该技术目前尚处于研发阶段,最大的难题是制氧技术的投资和能耗太高。
燃烧后捕集在传统工业排放的烟道气中捕集CO2。
目前常用的CO2分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱Array性吸收)和物理吸收法(变温变压吸附),而膜分离法也发展很快,在能耗和设备紧凑性方面具有巨大潜力。
CCS形式认可流程

CCS形式认可流程CCS(碳捕获利用与封存)是一种技术,可以从燃烧化石燃料等过程中捕捉CO2,并将其封存在地下,以减少温室气体的排放。
CCS技术在减少气候变化和实现碳中和目标方面具有潜力,因此受到了国际社会的广泛关注和认可。
CCS形式的认可流程主要涉及政策制定、技术评估和财务支持等方面。
下面将详细介绍CCS形式认可流程的主要内容。
首先是政策制定。
政府在推动CCS技术的发展和应用方面发挥着重要作用。
政策制定者需要制定相关法规和政策,为CCS项目提供法律和经济的保障。
政策方面的认可包括国家、地区和行业层面的政策。
国家层面的政策可以提供CCS技术的激励措施和减轻成本的政策,如税收减免和财政补贴等。
行业层面的政策可以通过标准制定和排放限制等措施来促进CCS 的应用。
政策制定需要考虑和平衡不同利益相关方的需求和利益,同时需要与国际社会的相关政策相协调。
其次是技术评估。
CCS技术的认可需要进行严格和综合的技术评估。
技术评估主要包括技术可行性评估和环境影响评估。
技术可行性评估可以评估CCS技术的成熟度、效率和可靠性等方面的指标,确保技术能够满足实际应用的要求。
环境影响评估主要评估CCS技术对环境的潜在影响,如地下封存带来的地质风险、CO2排放的减少等。
技术评估需要有权威和独立的机构进行,确保评估结果的客观和可信度。
除了以上的认可流程,CCS项目还需要符合一些其他的要求和条件。
例如,项目需要满足安全和监管方面的要求,确保CCS技术的操作和使用安全可靠。
此外,项目还需要进行监测和报告,定期对CCS技术的运营情况和效果进行评估和审查。
总之,CCS形式的认可流程涉及政策制定、技术评估和财务支持等多个方面。
政府在政策制定中发挥重要作用,技术评估需要进行严格和综合的评估,财务支持需要满足项目的需求。
CCS项目还需要符合相关要求和条件,如安全和监管要求。
通过完善的认可流程,可以促进CCS技术的发展和应用,以实现减排和碳中和的目标。
碳捕获与封存技术

碳捕获与封存技术
碳捕获与封存技术(CCS)是一种新兴的技术,旨在将大量的二氧
化碳从大气中吸收并将其封存在地下。
由于二氧化碳是导致全球变暖
的主要原因,因此实施碳捕获和封存技术可以减少大气中的碳排放,
从而降低全球变暖的影响。
碳捕获与封存技术不能完全删除二氧化碳,而是将其收集,处理,然后将其稳定封存到地下空间。
所以,这也被称为碳捕获与封存或碳
沉降。
碳捕获与封存技术的工作原理如下:在火力发电厂的烟气过滤
系统中,碳捕集剂可以将大量的二氧化碳吸附,这些二氧化碳可以在
真空压缩容器中稳定存储起来,然后通过管道而不是大气将其输送到
地下孔、深海底部或其他地下位置。
碳捕集与封存技术有很多优点,其中一个重要的优点是它可以把
大气中的二氧化碳排放降至最低,从而减少全球变暖的影响。
此外,
它还可以节省能源,改善空气质量,减少空气污染物的排放,降低火
力发电厂的发电成本,保护健康,改善水环境,等等。
值得一提的是,碳捕集与封存技术的实施也是昂贵的,因为它需
要大量的资金用于设备和安装,并且需要大量的能源来运行。
因此,
该技术的成本昂贵,虽然它可以有效地减少大气中的碳排放,但也需
要政府和社会各界的努力才能使之受益。
碳捕集与封存技术的现状与挑战

碳捕集与封存技术的现状与挑战在全球气候变化的大背景下,减少温室气体排放已成为当务之急。
碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称 CCS)技术作为一种重要的减排手段,近年来受到了广泛的关注。
本文将探讨碳捕集与封存技术的现状,并分析其面临的挑战。
一、碳捕集与封存技术的原理碳捕集与封存技术主要包括三个环节:碳捕集、碳运输和碳封存。
碳捕集是指将二氧化碳从工业排放源(如发电厂、钢铁厂、水泥厂等)中分离出来的过程。
目前主要的碳捕集技术有燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。
燃烧后捕集是在燃烧过程完成后,从烟道气中捕集二氧化碳;燃烧前捕集则是在燃料燃烧前将其转化为氢气和二氧化碳,然后分离出二氧化碳;富氧燃烧捕集是采用高浓度氧气进行燃烧,从而产生高浓度的二氧化碳,便于捕集。
碳运输是将捕集到的二氧化碳通过管道、船舶或公路槽车等方式输送到封存地点。
碳封存则是将二氧化碳注入地下深处的地质构造中,如枯竭的油气田、深部盐水层等,使其长期与大气隔离。
二、碳捕集与封存技术的现状(一)技术进展经过多年的研究和发展,碳捕集与封存技术在某些方面取得了显著的进步。
燃烧后捕集技术中的化学吸收法不断优化,提高了二氧化碳的捕集效率和降低了成本。
同时,新型的吸附材料和膜分离技术也在研发中,有望进一步提高捕集效果。
在碳运输方面,管道运输技术相对成熟,但对于长距离和大规模的运输,还需要解决一些工程和安全问题。
碳封存的地质评估和监测技术也在不断改进,以确保二氧化碳的安全封存。
(二)示范项目全球范围内已经建立了一些碳捕集与封存的示范项目。
例如,挪威的 Sleipner 项目是世界上第一个大规模的二氧化碳封存项目,自 1996 年以来,已经成功将超过 1000 万吨的二氧化碳封存在北海的海底盐水层中。
美国的 Petra Nova 项目采用燃烧后捕集技术,每年可捕集约 140 万吨二氧化碳,并将其用于提高石油采收率。
中国也在积极推进碳捕集与封存技术的示范项目,如神华集团在鄂尔多斯的 10 万吨/年二氧化碳捕集与封存示范项目。
碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS)

碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS)CO2作为含碳能源消耗过程中产生的最主要温室气体,设法对其进行节能减排而捕捉和封存成为各国关注的焦点。
本文综述了碳捕获和碳封存的技术方法,以及CCS技术在储存方面存在的问题。
CCS技术概述二氧化碳(CO2)捕获和封存技术(Carbon Capture and Storage)简称CCS技术。
CCS 技术是减少排放二氧化碳,迈向低碳,应对全球气候变暖的重要手段。
CCS技术是将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来,再通过碳储存手段,将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。
通过此过程,CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中,或是用于工业流程。
它主要用于处理大型的CO2点源排放,例如大型化石燃料或生物能源设施,主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂等。
CCS技术目前仍有很多亟待解决的问题,包括:①二氧化碳的永久安全埋存;②二氧化碳能否对环境产生负面影响,特别是生物多样性;③如何采取国际协商一致的程序以独立核查监测二氧化碳的相关活动;④怎样降低碳捕集埋存的成本,以大规模实施这一技术等。
找到解决这些问题的方法需要进行相应的工业实践及理论研究。
在理论上,CO2的捕获封存技术包含了捕获和封存两个方面。
碳捕获分为燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获。
碳封存方式有地质封存、工业利用、矿石碳化及生态封存等,其中地质封存是主流方式。
碳捕获1.燃烧前捕集技术燃烧前捕集技术的反应阶段如下:首先化石燃料先同氧气或者蒸汽反应,产生以CO2和H2为主的混合气体(称为合成气)。
待合成气冷却后,再经过蒸汽转化反应,使合成气中的CO转化为CO2,并产生更多的H2。
最后,将H2从CO2与H2的混合气中分离,干燥的混合气中CO2的含量可达15%~60%,总压力2~7MPa。
CO2从混合气体中分离并捕获和存储,H2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
枯竭油气藏 ccs 原理

枯竭油气藏 ccs 原理
枯竭油气藏CCS(Carbon Capture and Storage)是一种技术,旨在减少二氧化碳(CO2)等温室气体的排放量,从而应对气候变化。
该技术的原理主要包括三个方面,捕获、运输和封存。
首先,捕获阶段涉及将二氧化碳从工业生产或发电厂等排放源
中分离出来。
这可以通过物理方法(例如吸收剂或膜分离)或化学
方法(例如吸收剂或化学反应)来实现。
一旦CO2被捕获,它将被
压缩成液态或超临界状态以便于运输。
其次,运输阶段涉及将捕获的二氧化碳从排放源运输到封存地点。
这可以通过管道、船舶或卡车等运输工具来完成。
在运输过程中,需要确保二氧化碳的安全运输和储存,以防止泄漏和环境污染。
最后,封存阶段涉及将二氧化碳储存在地下,通常是在枯竭的
油气藏或深层地质层中。
这些地质层通常由盖层密封,确保储存的
二氧化碳不会泄漏到大气中。
封存地点的选择和管理对于确保长期
安全储存至关重要。
总的来说,枯竭油气藏CCS技术的原理是通过捕获、运输和封
存二氧化碳,将其永久储存在地下,从而减少温室气体排放,对抗气候变化。
这一技术在全球范围内被广泛研究和应用,但也面临着一些挑战,如成本、地质条件和社会接受度等方面的问题。
浅析碳捕集与封存技术

浅析碳捕集与封存技术黄丹 20090390105(郑州大学09级化工与能源学院热能与动力工程一班)1.摘要 [Abstract]全球气候变暖问题已经越来越严重,碳捕集与封存(CCS)技术被看作是最具发展前景的解决方案之一,随着研究的不断深入,CCS技术成本将进一步降低。
碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集,其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。
我国在CCS技术的研究上进行了大量工作,CCS技术已被列入“973计划”和“863计划”,但仍面临着很多问题,如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。
好在种种迹象表明,随着全球气候问题的加剧,各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用。
【关键词】 CCS技术二氧化碳碳捕集封存Carbon Capture and Sequestration Technology[Abstract] Carbon capture and sequestration (CCS) technology is seen as one of the most promising solutions to deteriorating climate changes. As research progresses,the cost of CCS is set to decline. By operational time,carbon capture technology can be categorized into pre-combustion capture,enriched oxygen combustion capture and post-combustion capture technologies,of which the enriched oxygen combustion capture technology is the most promising. China has done a lot of work on the research of CCS technology. The development of this technology has been listed in the country′s 973 Plan and 863 Plan. Although substantial advance has been made in CCS technology ,many challenges remain,such as the leakage of CO2,technical bottlenecks and high facility construction and operational costs. The good news is that as global climate problems worsen,governments across the globe are putting increasing emphasis on the research,development and utilization of CCS technology.[Keywords] CCS technology;carbon dioxide;carbon capture;carbon sequestration2引言全球气候变暖问题已经越来越严重,目前二氧化碳在大气中的含量水平为百万分之三百八十五,而其正以每年3%的速度增长。
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1.碳捕获和存储技术研究进展一、前言政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第三次评估报告¨中指出,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。
而这一气候变化的发生是与大气中温室气体的增加所产生的自然温室效应紧密联系的。
CO2是其中对气候变化影响最大的气体,它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%,且在大气中的留存期最长,可达到200年。
一系列的研究表明全球气候变化对自然生态系统造成重大影响,进而威胁到人类社会的生存和发展。
为了应对气候变化可能带来的不利影响,20世纪80年代末以来,国际社会对气候变化问题给予了极大的关注和努力。
1992年通过的《联合国气候变化框架公约》(以下简称公约)表达了国际社会应对气候变化挑战的行动意愿,是为解决气候变化问题建立的基本国际政治和法律框架。
1997年通过的《京都议定书》(以下简称议定书)规定了2008-2012年全球减少排放温室气体的具体目标,提出了发达国家减少温室气体排放的量化指标,该议定书已于2005年2月16日正式生效。
为了尽可能减少以二氧化碳(CO2)为主的温室气体排放,减缓全球气候变化趋势,人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作,从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效的解决途径。
近年来兴起的二氧化碳捕获与封存(ccs)技术成为研究的热点和国际社会减少温室气体排放的重要策略。
二、碳捕获和存储的科学和方法学问题碳捕获和存储的种类很多,本文主要介绍地质碳捕获和存储(包括陆地地质结构和海底以下地质结构)及海洋碳捕获和存储。
海洋碳捕获和存储主要有2种方式:一是将CO2通过固定管道或移动船舶注入或溶解到水柱中(通常在地下1 km);二是通过固定管道或离岸平台将其存放于深于3 km的海底。
海洋碳捕获和存储及其生态影响仍处于研究阶段,因此,国际社会推动的只是地质碳捕获和存储,本文也不对海洋碳捕获和存储的技术及影响进行研究。
另外,地质碳捕获和存储与陆地、海洋生态系统的固碳是不同的,陆地、海洋生态系统对CO2的吸收是一种自然碳捕获和存储过程。
陆地和海洋植物在其生长过程中,需要利用CO2合成有机物,它们能够在一定的浓度范围内吸收CO2。
2.1 碳捕获和存储的概念地下是地球最大的碳接收器,世界上绝大部分的碳都贮藏在这里,如煤、油、煤气、有机页岩、石灰石和白云石。
作为地球外壳内一种自然过程,CO2的地质存储已进行了数亿年。
生物行为、点火行为和岩石与流体间化学反应形成的CO2已被捕获,并在自然界的地下环境中以碳酸盐矿物形式、溶液形式、气体或超临界形式存储。
在工程上CO2被注入地下地质岩层,首先于20世纪70年代初在美国得克萨斯州被采用,其目的主要是作为EOR(提高石油采集率)的一部分。
之后人为CO2的地质存储,也在70年代首先作为温室气体减排可选方案被提出,但随后的研究工作很少,直到20世纪90年代初,通过一些个人和研究小组的工作,这种概念才得到认可。
目前CO2地质存储方案已经从只被被大家广泛关注CO2减排方案。
取得了一定的进展,示范性和商业性项目初步取得了成功,技术可信度的水平有了提高;第二,在认识上有了共识,人们已经普遍认可要促使CO2减排,需要采取多种途径;第三,地质存储能够使我们大大减少CO2向大气的排放。
但是,这种可能性要变成现实,其技术必须是安全的,在环保上要有持久性,其成本可以接受,并能够被广泛应用。
2.2 碳捕获和存储的主要机理碳捕获和存储技术主要由3个环节构成:(1) CO2的捕获,指将CO2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩至一定压力。
(2) CO2的运输,指将分离并压缩后的CO2通过管道或运输工具运至存储地。
(3) CO2的存储,指将运抵存储地的CO2注入到诸如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海洋水柱或海床以下的地质结构中。
2.2.1 碳捕获对于大量分散型的CO2排放源是难于实现碳的收集,因此碳捕获的主要目标是像化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等CO2的集中排放源。
针对电厂排放的CO2的捕获分离系统主要有3类:燃烧后系统、富氧燃烧系统以及燃烧前系统。
燃烧后捕获与分离主要是烟气中CO2与N2的分离。
化学溶剂吸收法是当前最好的燃烧后CO2收集法,具有较高的捕集效率和选择性,而能源消耗和收集成本较低。
除了化学溶剂吸收法,还有吸附法、膜分离等方法。
化学吸收法是利用碱性溶液与酸性气体之问的可逆化学反应。
由于燃煤烟气中不仅含有CO2、N2、O2和H20,还含有SOx、NOx、尘埃、HC1、HF等污染物。
杂质的存在会增加捕获与分离的成本,因此烟气进入吸收塔之前,需要进行预处理,包括水洗冷却、除水、静电除尘、脱硫与脱硝等。
烟气在预处理后,进入吸收塔,吸收塔温度保持在40~60℃,CO2被吸收剂吸收,通常用的溶剂是胺吸收剂(如一乙醇胺MEA)。
然后烟气进入一个水洗容器以平衡系统中的水分并除去气体中的溶剂液滴与溶剂蒸汽,之后离开吸收塔。
吸收了CO2的富溶剂经由热交换器被抽到再生塔的顶端。
吸收剂在温度100~140℃和比大气压略高的压力下得到再生。
水蒸汽经过凝结器返回再生塔,而CO2离开再生塔。
再生碱溶剂通过热交换器和冷却器后被抽运回吸收塔。
富氧燃烧系统是用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的介质。
燃烧产物主要是CO2和水蒸气,另外还有多余的氧气以保证燃烧完全,以及燃料中所有组成成分的氧化产物、燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性成分等。
经过冷却水蒸汽冷凝后,烟气中CO2含量在80%~98%之间。
这样高浓度的CO2经过压缩、干燥和进一步的净化可进入管道进行存储。
CO2在高密度超临界下通过管道运输,其中的惰性气体含量需要降低至较低值以避免增加CO2的临界压力而可能造成管道中的两相流,其中的酸性气体成分也需要去除。
此外CO2需要经过干燥以防止在管道中出现水凝结和腐蚀,并允许使用常规的炭钢材料。
在富氧燃烧系统中,由于CO2浓度较高,因此捕获分离的成本较低,但是供给的富氧成本较高。
目前氧气的生产主要通过空气分离方法,包括使用聚合膜、变压吸附和低温蒸馏。
燃烧前捕获系统主要有2个阶段的反应。
首先化石燃料先同氧气或者蒸汽反应,产生以CO2和H2为主的混合气体(称为合成气),其中与蒸汽的反应称为“蒸汽重整”,需在高温下进行;对于液体或气体燃料与O2的反应称为“部分氧化”,而对于固体燃料与氧的反应称为“气化”。
待合成气冷却后,再经过蒸汽转化反应,使合成气中的CO转化为CO2,并产生更多的H 。
最后,将H2从CO2与H 的混合气中分离,干燥的混合气中CO2的含量可达15%~60%,总压力2~7MPa。
CO2从混合气体中分离并捕获和存储,H2被用作燃气联合循环的燃料送人燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
这一过程也即考虑碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电(IGCC)。
从CO2和H2的混合气中分离CO2的方法包括:变压吸附、化学吸收(通过化学反应从混合气中去除CO2,并在减压与加热情况下发生可逆反应,同从燃烧后烟道气中分离CO2类似)、物理吸收(常用于具有高的CO2分压或高的总压的混合气的分离)、膜分离(聚合物膜、陶瓷膜)等。
2.2.2 运输输送大量CO2的最经济方法是通过管道运输。
管道运输的成本主要有3部分组成:基建费用、运行维护成本,以及其它的如设计、保险等费用。
特殊的地理条件,如人口稠密区等对成本很有影响。
陆上管道要比同样规模的海上管道成本高出40%~70%。
由于管道运输是成熟的技术,因此其成本的下降空间预计不大。
对于250 km的运距,管道运输的成本一般为1~8美元/tCO2。
当运输距离较长时,船运将具有竞争力,船运的成本与运距的关系极大。
当输送5 Mt CO2、运距为500km时,船运的成本为l0~30美元/tCO2(或5—15美元/t CO2·250km))。
当输送同样的CO2,运距增加到1500km时,船运成本将降到20-35美元/tCO2 (或3.5~6.0美元(t CO2·250km)),与管道运输的成本相当。
2.2.3 地质存储CO2的地质存储包括在废弃油/气中的存储、用于强化开采油的碳存储、在煤层中的碳存储以及在盐水层中的碳存储。
地下地质岩层由颗粒(如石英)或矿石(如碳酸钙)组成。
在颗粒或矿石之间孑L隙性空间充有流体(如水、油、气)。
开口的断层和洞穴也会充满流体。
向浸透性岩层的孔隙性空间和断层注入的CO2能够替代原有位置的流体,或者CO2可以溶解在流体中,或者与矿石颗粒发生反应,或可能出现这些过程中某些组合。
用泵向井下注入CO2,通过在井底部的凿孔或筛子使CO2进入岩层。
凿孔或筛子的间隔距离通常是在10-100m的量级,这取决于岩层的可渗透性和厚度。
CO2的注入会提高井附近岩层的压力,从而使CO2进入该岩层原先由岩层流体所占据的孔隙性空间。
在岩层内建立的压力大小和空间分布取决于注入岩层的可渗透性和厚度、其中是否有影响渗透性的屏障以及区域水文地质系统的几何大小等。
一旦注入该岩层,有下列主要的流动和输运机理将影响CO2的输送:流体流动(移动)与注入过程产生的压力梯度的关系。
流体流动与自然水压梯度的关系。
CO2和岩层流体之间密度差引起的浮力。
扩散。
岩层不均匀性和CO2和岩层流体之间的迁移率差异所引起的弥散和触碰。
在岩层流体中的溶解。
矿化。
CO2吸附。
当CO2注入到一个气贮藏库时,会形成由天然气和CO2组成的单一流体相。
当CO2注入深盐水层时,也许是一种流体相,或是一种超临界的密相流化床,它在水中是不混合的。
CO2注入到油贮藏库,也许是易混合的,也许是不易混合的,这取决于油的组成和系统的热力学状态。
当CO2注入到煤层时,发生的过程更为复杂,不仅涉及上面列出的过程,还有气体的吸附和解吸的问题,特别是对于先前在煤上吸附的甲烷,还有煤本身的肿胀或收缩问题。
浮力会造成流体在岩层中垂直流动,浮力大小与岩层内流体的类型有关。
在盐水层,CO2和岩层水之间有较大的密度差,会产生很强的浮力,使CO向上移动。
在宁III 藏库,密度差不大,因而浮力不在气贮藏库,会出现相反的情况,即由于CO2的密度比天然气大,CO2会在浮力所作用下向下移动。
在盐水层和油贮藏库,由于浮力的驱动,注入的CO2,烟羽会向上移动到盖岩基础的最高点。
不过,注入的CO2不会均匀移动。
CO2烟羽通过岩石基体后,其形状强烈地受岩层非均匀性的影响。
存储岩层内出现低渗透层有利于抵消浮力效应,从而防止CO2迅速向上移动。
当CO2移动通过岩层时,会有一部分CO2溶解在岩层水中。
在开放式的流体系统中,按贮藏库规模的数值模拟表明,注入的CO2在几十年内会有很大一部分(可高达30%)溶解在岩层水中。