[实用新型]一种基于煤矿采空区的二氧化碳地下封存系统

说明书

技术领域

本实用新型专利属于二氧化碳减排领域，特别涉及一种基于煤矿采空区的二氧化碳地下封存系统。

背景技术

温室气体效应作为目前全人类共同关注的问题，其所造成的全球气候变暖已对自然生态系统造成了明显的影响。如何在经济和社会不断发展的同时，有效控制和减少二氧化碳等温室气体的排放，是世界各国共同面临的严峻问题。目前我国已经公开承诺到2030年CO₂排放量不再增加，开发切实有效的低成本CO₂减排技术已成为迫切需要。

我国“富煤少油少气”的资源禀赋条件，决定了煤炭在我国的主体能源地位在很长一段时间内不会发生改变。煤炭转化利用过程，如燃煤发电、煤化工，都会排放大量CO₂。煤炭利用行业面临的CO₂减排压力尤为突出。

现有的CO₂减排技术主要包括CO₂的捕集与封存(CCS)技术、植树造林和微藻固碳等。

其中，CCS技术主要是将煤化工尾气或者电厂烟气中的CO₂提纯后，通过注入井注入到地下盐水层进行封存，例如神华集团在鄂尔多斯开展了10万吨/年的CCS(二氧化碳捕集与封存)先导性试验研究，验证了全流程二氧化碳捕集与封存。然而，CCS技术目前主要存在以下问题有：首先，部分专家学者认为CCS仅仅是将CO₂封存起来，并没有真正实现CO₂的减少，不属于CO₂的减排；其次，CO₂的捕集封存需要高纯度的CO₂，一般的煤化工、电厂排放的CO₂尾气都不满足直接封存的要求，需要额外增加CO₂的提纯系统或者对电厂进行改造，如采用IGCC发电或者富氧燃烧技术，这些都会大幅增加CO₂捕集的成本；再次，CO₂地下封存存在溢出的可能性，其安全性尚有争议。

植树造林依赖于特定的环境，特别是对于我国西部生态脆弱区，并不适合，并且树木等植物只能缓慢吸收大气中的CO₂，受土地面积的限制，其消纳CO₂的总量与人类生产活动的排放量比，十分有限。

微藻固碳技术主要是利用微藻光合作用效率高、繁殖快、环境适应性强的特点固定CO₂。利用尾气中的CO₂养殖微藻，一方面实现CO₂的固定，一方面从养殖得到的微藻中提取生物柴油等清洁能源。然而。目前微藻固碳技术存在的主要问题是：微藻养殖所用的培养水体(水溶液)中微藻浓度低(一般不超过1wt％)，将微藻与水分离出来需要添加大量絮凝剂，会导致水体发生污染；经沉淀分离后的微藻中仍含有大量水分(95wt％以上)，需要充分干燥后才能将其中的油脂提取出来，这一系列过程中都会消耗大量能源，所消耗的能源远大于从得到微藻中获取的油脂中蕴藏的能量，经济上不可行。

针对这一现状，迫切需要开发一种切实可行的低成本、安全可靠的CO₂减排技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于煤矿采空区的二氧化碳地下封存系统，从而实现CO₂的低成本、安全可靠的减排。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于煤矿采空区的二氧化碳地下封存系统，所述二氧化碳地下封存系统包括：

气体配送单元，用于使CO₂尾气与空气混合，并将得到的混合气体作为微藻养殖单元的CO₂源提供给微藻养殖单元；

微藻养殖单元，用于吸收来自所述气体配送单元的混合气体中的CO₂，并繁殖微藻；

至少一个地下密闭空间，所述地下密闭空间为由所述煤矿采空区内的残留煤柱与连接所述残留煤柱的人工坝体围绕形成的闭合空间，用于接收来自所述微藻养殖单元的含藻水溶液，并分离出所述水溶液中的微藻；

第一输送装置，用于将经所述地下密闭空间分离微藻后的水溶液送回所述微藻养殖单元；和

第二输送装置，所述第二输送装置用于将来自所述微藻养殖单元的含藻水溶液送入地下密闭空间。