减缓全球气候变暖的新途径

因人类对化石燃料的大量燃烧,致使大气中产生了过量的温室气体CO2,导致全球气候变暖,海平面上升.为了避免温室效应可能给人类带来的灾害,应控制CO2向大气中的过量排放.减少和控制CO2在大气中过量聚集的一种新途径是将工业产生的CO2封存于地质建造中.最适宜CO2封存的地质建造是油气田废弃的或正在生产的储油气层、煤田中的不可采煤层和深层多孔隙含盐建造.人类在石油和天然气生产方面的经验是CO2封存技术和机理研究的有益基础.     

地下咸水层封存CO_2的研究现状及展望

CO2捕获和封存技术是一项具有广泛应用前景的碳减排新技术,而地下咸水层是封存CO2最适宜的场所之一。首先介绍了地下咸水层封存CO2的基本原理;然后重点从三个方面论述了利用地下咸水层封存CO2的研究现状,包括CO2在地下咸水层中的运移规律,地下咸水层的地质条件分析与评价,以及CO2封存容量的估算三个方面;最后建议我国要进一步研究超临界CO2在地下咸水层中的渗流机理,并对具有封存潜力的地下咸水层逐步开展地质勘探与评价工作。     

地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散数值模拟研究

针对碳捕集与封存技术中泄漏监测的难点,利用数值模拟方法研究了地质封存中CO2泄漏的非稳态扩散,以及不同的垂直风廓线形式、大气、地形等因素对非稳态扩散模拟结果的影响,探索了地质封存中CO2泄漏扩散的分布规律.研究结果表明:不同风廓线下CO2泄漏的扩散规律基本一致,仅在垂直方向上CO2的体积分数略有差异;大气层结不稳定程度越高,越有利于泄漏气体的扩散;风速越大,扩散达到稳定所需要的时间越短,稳定的CO2的体积分数越小;大气温度越高,同一高度上稳定的CO2体积分数越大,越有利于泄漏气体的垂直扩散;地表面粗糙度越大,越有利于垂直湍流波动的形成,当水平扩散减慢时,CO2达到稳定所需要的时间延长.     

盐水层二氧化碳封存主控因素数值模拟研究

将二氧化碳注入到地下盐水层中,通过一系列物理化学反应,最终将二氧化碳封存于地下,与生物圈隔离数百数千年,甚至更长时间,这种碳的处理方式将对全球碳循环产生深远影响。由于CO2在盐水层中受到孔隙半径、盐水类型等不同作用的影响,其封存形式主要分为:构造封存、水动力封存、溶解封存和矿物捕获封存。通过对具有3.65×106m3水体规模的氯化钠型盐水层模型进行的8种典型条件下CO2封存数值模拟研究,定量化地评价了1000年时间尺度下毛细管压力、岩石压缩系数和盐水矿化度三种因素对各封存形式和封存分量的影响,同时得到了CO2向盖层中上逸的速度,为将来盐水层CO2埋存的大规模实施提供理论依据。     

电厂中CO_2捕集技术的成本及效率

电厂中CO2捕集过程中成本过高和额外能耗问题是CO2捕集与封存(CCS)技术迄今没有大规模应用的重要障碍之一。针对电力部门,重点总结并比较各种CO2捕集技术成本,分析影响成本的重要因素,量化捕集过程中的效率损失、能源需求以及相关资源消耗。结合中国未来发展趋势,分析实行CO2捕集技术对中国能源和经济的影响。结果表明,超超临界煤粉电厂和IGCC电厂是未来CO2捕集技术发展的首选电厂类型。中国应积极进行CO2捕集技术的研发,使得成本和效率损失大幅度下降,使带有捕集的电厂成为中国温室气体减排方面重要的技术储备。     

台湾在二氧化碳捕获及再利用中的技术研究状况

二氧化碳减量技术包括捕获、封存及再利用技术,是目前国际上亟待发展的减量技术的研究状况.阐述了近年来台湾致力于研发各项减量技术的研究状况,希望通过能源计划将针对化学吸收法、物理吸附法、超重力旋转填充床技术、化学循环程序、CO2转化技术等对台湾未来CO2减量提出一整合性技术.除了基础减量技术的研发之外,国科会通过能源计划整合产学研各界资源,共同开发CO2补获及再利用技术,并建立示范工厂,成为台湾CO2减量的重点技术平台.     

CO_2减排对化学工程的挑战

气候变化和CO2减排问题是社会可持续发展所面临的一个巨大挑战。化学工程学科在CO2减排和可持续发展的背景之下面临着新的发展机遇及选择。对工业而言,CO2减排的根本途径是对现有能源系统的改造,这也不同程度地对化学工程学科提出了要求。对CO2不同减排方式的分析表明:对于化工行业,在可持续发展战略的整体框架之下考虑成本有效的减排,其主要减排方式可分为提高能效、向低含碳量燃料转变、开发核能和可再生能源、对CO2进行捕获和封存等,每一种方式都在很大程度上要求化学工程师做出贡献。     

光响应CO2吸附剂的制备及CO2吸附脱附性能的研究

大气中CO2浓度持续增加造成全球温度升高及环境变化,为了缓解温室效应和实现CO2的充分利用,可制备直接从大气中捕获且在温和刺激条件下释放CO2的吸附剂.本文研究通过聚乙烯亚胺修饰SBA-15,并用偶氮苯基团对其进行改性制备光响应性CO2吸附剂,通过TEM、FI-IR、BET、TGA对该吸附剂进行结构表征,在低浓度常温常...     

超临界CO_2在地下盐水层内弥散现象的数值模拟

在超临界CO2地质封存过程中,CO2在迁移过程中溶于盐水产生密度梯度,从而在盐水层中弥散并沉降,这对于减少盖层承受压力、降低CO2的泄露风险以及提高地下CO2的封存容量具有很重要的意义。该文研究了超临界CO2注入储层多孔结构后CO2在盐水中的弥散质量随时间的变化规律,分析了CO2地质封存工程应用中的关键参数盐度、温度、压强对一定时间内单位体积盐水层中CO2弥散质量的影响。研究表明:对于渗透率以及颗粒分布状况相同的储层结构,在CO2自由区气相饱和度相同时,盐水层盐度越大,指进现象越不明显,盐水层溶解CO2的质量也越少;盐水层温度越高,指进现象越明显,但是盐水层溶解CO2的质量减小;盐水层的压强越大,指进现象越明显,盐水层溶解CO2质量越大。     

咸水层CO2不同捕获机理封存量计算方法及应用范围

通过分析咸水层CO₂地质封存过程中不同捕获机理,探究不同CO₂捕获机理下的封存量计算方法,在CO₂咸水层地质封存工程或数值模拟调研分析的基础上,探讨咸水层CO₂不同捕获机理封存量计算方法的应用范围。综合分析表明,容积法可应用于地质评价阶段的不同尺度地质单元的CO₂构造捕获封存量计算,代表了评价单元的最大封存潜力,在选取合理的工程、经济等参数基础上,可进行更高潜力级别封存量的计算;长时间尺度的CO₂束缚气捕获、溶解捕获、矿物捕获3种计算方法,应用范围为场地级或灌注级的某一时间点或时间段的实际封存量计算,只有依据封存工程或封存场地建立地质模型,并进行长时间尺度的数值模拟才能获得。     

CO2地质封存过程中传热特性研究

碳捕集与封存(CCS)技术使得大规模减少CO2排放变得可行,充分预测CO2的状态对于实际工程安全有效开展是十分必要的．现有模型普遍将本应为整体系统的井筒注入和咸水层封存视为两个单独的阶段,通过建立一个井筒注入与咸水层封存的联合模型对储层中流体传热过程进行模拟,分析不同注入条件对于CO2在整体封存过程中传热特性的影响．研究表明,焦耳-汤姆孙效应、地层温度及井筒热阻是影响流体温度的主要原因,流体温度会影响冷却域范围以及最低温度出现的径向位置,高温或低压注入会抑制焦耳-汤姆孙效应．     

建议制定"CO2减排关键技术的创新及开发计划"

1 CO2减排的关键技术与中国的可持续发展 在全球共同面对气候变化挑战、推进经济社会可持续发展的形势下,能源及与此相关的环境问题变得尤为重要.提高能源效率、开发利用可再生能源是解决能源与环境问题一直沿用的主要技术手段,而CO2碳捕获和封存等减排技术作为第3种技术手段,近年在国际上得到特别关注,被置于节能、可再生能源开发利用同等重要的地位.     

不可采煤层CO2封存的数值模拟

将CO2注入不可采煤层进行封存(CO2-ECBM)能在封存CO2的同时回收甲烷,因而是一项具有良好前景的CO2处置技术。CO2或者CO2/N2混合气注入煤层后在煤层中运移涉及到多组分气体在煤中的吸附、多组分气体以及气、水两相在煤层中的扩散渗流等过程。基于上述过程,建立了考虑煤基质吸附气体后的膨胀效应、能够描述多组分气体在煤层中吸附/解吸扩散渗流过程的数学模型,并采用数值解法对模型进行了求解,与已有的模拟结果比较表明建立的模型是可靠的;利用该模型研究了煤层渗透率、不同气体差异性吸附膨胀系数、煤对CO2/CH4的吸附比、以及注入气体组成对于CO2封存以及煤层气生产的影响,研究结果可以为CO2-ECBM项目的场地条件选择以及工艺参数的优化提供依据。     

工业固体废弃物矿化封存CO2研究综述

近年来，大量化石能源的燃烧导致大气中的二氧化碳（CO2）含量急剧上升，引起温室效应使全球气温明显上升。为了解固体废弃物封存CO2的研究进展，本文通过综述目前最典型的固体废弃物（粉煤灰、钢渣、石膏）矿化封存CO2，结果表明这三种固体废弃物由于具有高反应活性、储量大、转化率高等优势，间接碳酸化路线与直接干法碳酸化路线相比，具有反应条件温和、矿化效率高、纯度高等优点，未来应优先考虑直接湿法碳酸化和间接碳酸化路线。其中催化剂主要用来提高反应速率和矿化效率。主要影响因素有颗粒大小、温度、CO2压力、PH值、反应时间、搅拌速率和液-固比，需要通过实验来确定最佳反应条件。可见，矿物碳酸化封存CO2是现在乃至未来最具有潜力的技术，不仅可以应对全球气温显著变化，还可以实现“以废治废”。     

挑战全球气候变化——二氧化碳捕集与封存

全球极端气候事件频发,全球气候变暖日益显著,已成为各国政府和公众关注的焦点问题.减少二氧化碳(CO2)等温室气体的排放,对于应对全球气候变化十分必要、非常迫切.在人类活动排放的CO2中,火电厂是最大的集中排放源.同样,火力发电行业也是我国CO2的主要排放源,将是未来减排CO2的主要对象.本文对可实现火力发电过程大规模减排的CO2捕集与封存技术进行了综述,包括主要的技术原理、工艺路线等内容,还涉及了其中的一些关键问题,如不同捕集技术的优缺点、封存技术的可靠性等.     

中国大陆CCUS源汇静态匹配管网布局

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术对能源结构以煤为主的中国中远期碳减排可能具有重要作用,而中国大陆CCUS匹配管网布局还鲜有研究。该文通过建立基于数学规划和优化的高级建模系统(GAMS)的源汇匹配管网优化模型对中国大陆主要的电厂、钢铁、水泥、合成氨、炼油等排放源以及油田、煤田、咸水层等封存库进行了匹配研究。结果表明:管网布局以南北走向为主,华东和华北地区是实施CCUS的重要地区。通过实施CO2地质封存,每年可增产原油23Mt,增产煤层气4.9×1010 m3,经济效益达7.8×1010 RMB/a。当CO2捕集封存量在288~2 886Mt/a变化时,单位CO2运输成本保持在7~12RMB/t之间。当CO2捕集量达到2 886Mt/a时,管道总长度达5.0×104 km。     

CO2注入咸水层的动力弥散-对流-溶解计算模型

如何模拟CO2注入咸水储层的质量传输过程是实施CO2注入地下咸水层的关键.通过分析CO2注入咸水储层的质量传输过程,基于质量守恒原理,建立考虑对流、动力弥散及溶解的计算模型,利用有限元法开发了相应的数值计算程序CO2-IA.数值算例研究地下水渗流速度对CO2注入的影响,结果表明:地下水渗流速度对CO2的质量传输影响很大,随着地下水渗流速度的增加,地下水的对流和弥散效能均增强,从而有效地提高了咸水层中CO2的封存量和封存效率.     

关于对CO_2气体保护焊技术的研究与探讨

CO2气体保护焊焊接技术是一种主要以CO2气体为焊接保护气体来进行焊接的方法,是焊接技术的方法之一。在自动焊和全方位焊接技术中操作比较简单,可以全方位的进行焊接,因此在大中小企业普遍适用,而且具有许多优点;CO2能够快速的产生,所以CO2保护焊技术成本比较低;生产效率比较高,是焊条焊接的1到4倍;在焊接时飞溅较小;焊缝抗裂性能高等等优点。有优点也会有缺点,比如CO2气体保护焊技术对大气的污染比较严重等。本文将通过CO2气体保护焊技术的利与弊和CO2气体保护焊技术的特点和操作步骤等进行分析找到缺点的解决方法并对CO2气体保护焊技术进行探讨和分析让这种技术更有利与焊接技术的发展和应用。     

CO2-EOR在低渗透滩坝砂油藏的应用初探——以高89为例

“双碳”愿景下,CO2驱强化采油封存技术（CO2-EOR）因能在增强驱油的同时实现CO2地质封存而愈发受到重视。当前,一是我国滩坝砂油气藏注不进采不出矛盾突出;二是对于较深埋藏、较高地层温度的低渗透滩坝砂油藏缺乏较成功的CO2-EOR开发实践;三是国内对此领域系统归纳研究较少。开展滩坝砂油藏CO2-EOR的应用研究需求较为迫切,本文以高89为对象,借鉴国外CO2驱项目实例,从地质条件、油藏工程、评价标准出发,在CO2驱油机理研究基础上,开展了CO2-EOR在低渗透滩坝砂油藏的适应性评价,并从技术工艺层面、经济政策层面,简述剖析了气源、混相压力高、气窜、伤害、产出CO2气的收集等CO2驱油的5大挑战和相应攻关方向,展望未来发展趋势,以期为类似滩坝砂油藏开展现场先导试验和工业化推广提供借鉴。     

CO2埋存井固井水泥环封存效果与其性能参数研究

CO2埋存井固井水泥环封存能力是决定CO2长期有效埋存的关键,影响水泥环封存能力的因素除了井筒周围外部条件外,还与水泥环自身的力学特性有关。首先分析了影响水泥环封存能力的外部因素,并对水泥环受力状态与其力学参数之间的关系进行研究,最后结合外部条件和水泥环自身力学特性,确定出能够满足CO2长期有效埋存的水泥环的力学参数。