[发明专利]一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法

说明书

本发明属于二氧化碳地下封存技术领域，公开了一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法，包括用于筛选出最合适的充填膏体配比的充填膏体选择实验装置，充填部、二氧化碳捕集液化部、采空区、实体煤、计算机系统、水源龙头、数字散斑监测装置、输送管道、矿用光缆以及软管。本发明通过配比合适的充填膏体作为储存载体，并将液化后的超临界二氧化碳充入充填膏体，在压力作用下可以实现二氧化碳的地下封存，可实现对充填体长宽高的控制，其可实现对采空区充填膏体加压以及压力的在线远程监测，并且可以实现压力、二氧化碳储量、充填体质量、强度、变形以及二氧化碳储量的远程在线监测。

技术领域

本发明属于二氧化碳地下封存技术领域，尤其涉及一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法。

背景技术

目前：以二氧化碳为主的温室气体的过量排放导致全球气温升高，这已成为众所瞩目的环境问题。由于以化石燃料为主的能源结构的经济继续呈现上升的趋势，二氧化碳排放压力逐年增加。减排二氧化碳主要有三个途径，即减少二氧化碳的产生、二氧化碳的转化利用和二氧化碳封存处理。目前，二氧化碳捕集和封存是实现大规模二氧化碳减排的潜在措施之一，其过程是：将二氧化碳从工业排放源分离出来，经输送至封存地点，并封存在合适的地层中，达到二氧化碳与大气的长期隔绝。一般认为最理想的封存场所是地下空间，包括含盐水层、油气田和深部不可采煤层。

充填开采是我国开采“三下”压煤的一种重要技术手段，近年来随着我国环保要求的不断提高，充填开采技术在我国的应用越来越广泛。膏体充填是一种非常好的充填开采方法。粉煤灰充填膏体是一种混合了多种材料的充填材料。其中包括了粉煤灰，水泥，煤矸石，外加剂等材料。大粒径(粗)粉煤灰宏观表象较为粗糙，孔隙比较多，形状不规则，呈疏松多孔状结构，有大量的孔隙结构，对二氧化碳具有吸附作用；并且粉煤灰含有CaO，可以与二氧化碳反应生成碳酸钙。因此研制一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法十分必要，一是充填开采广泛应用，若能使用充填膏体封存二氧化碳，那么将会为二氧化碳的封存提供大量的封存场；二是二氧化碳封存测定系统的使用可以更加方便测试出最合适的封存条件，对缓解全球温室效应具有重要意义。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：以二氧化碳为主的温室气体的过量排放导致全球气温升高，这已成为众所瞩目的环境问题。

解决以上问题及缺陷的难度为：虽然说最理想的封存场所是含盐水层、油气田和深部不可采煤层等地下空间，但是地下空间封存二氧化碳存在高生态环境风险，并且当二氧化碳溶解在水中会侵蚀岩石，导致二氧化碳会重新释放，而且封存效果不佳，也没有一种合适的装置可以对二氧化碳进行封存测定。

解决以上问题及缺陷的意义为：二氧化碳如若能够找到一种合适的封存材料，并且可以研发一种二氧化碳封存测定系统及测定方法，那么将会解决许多因二氧化碳产生的环境问题，可以产生了巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统及测定方法。

本发明是这样实现的，一种基于充填膏体的二氧化碳封存测定系统包括：

充填膏体选择实验装置，用于选择出储存二氧化碳最合适的充填浆料质量浓度以及煤矸石、粉煤灰、水泥、外加剂质量比所形成的充填膏体；

充填部，用于配比充填膏体，并通过输送管道将充填膏体输送到采空区；

二氧化碳捕集液化部，通过二氧化碳捕集车间将二氧化碳排放源排出的二氧化碳进行捕集，通过控制温度和压力将二氧化碳压缩为超临界状态；

采空区，设置有可伸缩充填膏体储存装置和注水装置，用于通过可伸缩充填膏体储存装置可设置不同体积的充填膏体进行储存，并将注水装置通过软管与水源龙头连接；

实体煤，用于模拟实体煤矿区；