電廠煙氣直接利用與封存技術(shù)
1背景及意義
全球能源相關(guān)的CO2排放，燃煤發(fā)電排放的CO2所占比重最大，電廠CO2減排亟待解決。傳統(tǒng)的CO2捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)中，CO2捕集成本占項目總成本的65%~85%。因此提出直接將含有大量N2、少量CO2以及微量雜質(zhì)氣體的電廠煙氣進行利用，注入煤礦采空區(qū)代替注氮防滅火，注入未開采煤層中驅(qū)替甲烷，注入未完全開采的油藏提高采收率，同時實現(xiàn)CO2的地質(zhì)封存，對碳達峰碳中和目標的實現(xiàn)具有重要意義。
2 技術(shù)方案及創(chuàng)新點
電廠煙氣注入采空區(qū)防火與封存一體化技術(shù)，探究了電廠煙氣抑控煤活性結(jié)構(gòu)氧化自燃的阻化機理：應用分子模擬方法系統(tǒng)研究了煤活性結(jié)構(gòu)對CO2、N2、O2氣體的吸附，獲得煤活性結(jié)構(gòu)對單組分氣體的吸附能力；剖析電廠煙氣主要組分的吸附競爭性，得到3種氣體在煤中競爭吸附能力的順序；闡明煙氣中CO2阻止煤活性結(jié)構(gòu)吸附氧的微觀機制以及CO2在采空區(qū)遺煤中的封存機制。煤活性側(cè)鏈基團更容易與煙氣發(fā)生吸附，阻止活性基團與氧的接觸，突破了傳統(tǒng)認為的惰性氣體降低氧濃度惰化采空區(qū)的防火機理。
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電廠煙氣阻化自燃機理 |
注氣動態(tài)吸附傳質(zhì)分析 |
注氣監(jiān)控系統(tǒng) |
注煙氣防災封存一體化技術(shù) |
電廠煙氣注入未開采煤層驅(qū)替甲烷技術(shù)，針對CO2與CH4在煤中的微觀作用，探究了CO2與CH4的吸附作用機制的差別，對比了封存相同的CO2時煙氣驅(qū)替與CO2驅(qū)替對于CH4解吸的效果。此研究支撐了電廠煙氣注入煤層驅(qū)替甲烷同時封存CO2技術(shù)的開發(fā)與應用。
電廠煙氣注入未完全開采油藏驅(qū)油與封存一體化技術(shù)，探究了電廠煙氣驅(qū)油混相的分子動力學過程，掌握了電廠煙氣驅(qū)相對于純CO2驅(qū)或純N2驅(qū)的優(yōu)勢，支撐煙氣注入未完全開采的油田實現(xiàn)提高石油采收率及CO2封存一體化技術(shù)開發(fā)與應用。
3推廣應用
電廠煙氣注入采空區(qū)防火與封存一體化技術(shù)兼具安全效益與環(huán)境效益，形成以廢治災的循環(huán)模式，能夠?qū)﹄姀S煙氣進行治理，省去捕集CO2的成本，實現(xiàn)CO2的利用與封存。該技術(shù)已在準能集團等得到了成功應用，年利用電廠煙氣可達3850萬/m3，年封存二氧化碳等有害氣體8000t，積極推動了碳達峰碳中和目標的實現(xiàn)。電廠煙氣注入未開采煤層驅(qū)替甲烷技術(shù)、注入未完全開采油藏驅(qū)油與封存一體化技術(shù)，均具有廣闊的市場前景。
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