地下咸水水处理技术

海岸带地下咸水因储量大、水温适宜、水质好,被广泛应用于水产养殖中,但在养殖实践中地下咸水由于取自不同的深度与地域会呈现不同的水质特点,影响了养殖产品的质量,进而影响养殖户经济收入。本文针对不同的地下咸水的水质特点,对各种地下咸水的水处理方法进行了综述。     

二氧化碳咸水层封存和利用

 CO₂咸水层封存是减少人为CO₂排放最有效的选择之一,是人工制造巨量碳汇的新型地质工程。全球商业化规模CO₂封存项目和中试尺度的现场试验10年以上的平稳运行表明,CO₂咸水层封存在技术上是可行的。本文从CO₂咸水层的封存机制、储量评价、监测和预测、安全评价和利用方面作了系统评述。水热实验和数值模拟是目前水-岩-CO₂相互作用过程和CO₂封存机制研究的重要方法,但需要现场试验数据的验证。储量评价主要基于CO₂溶解捕获原理,参数的确定方法及不同尺度上方法的选择仍需进一步研究。以地震法为代表的地球物理方法能够有效监测储层中CO₂晕的形态,但价格昂贵不宜广泛应用,新方法的试验很有必要;地球化学方法能够及时反映CO₂注入后的运移及储层的响应,简单易行,成本较低,但需要监测孔;数值模拟方法能为CO₂晕的运移形态和方向提供依据;需要依托一套适用性强的多种方法联用监测技术。安全评价技术包括数值模拟、岩石力学参数测定及各种模型建立,还需从公众认可度及加入大规模项目数据角度提高和完善。考虑到成本问题,CO₂咸水层利用值得重视,特别是实现地热可持续开发利用的CO₂-EATER技术的发展。国外在CO₂海相咸水层封存的技术发展较快,国内沉积盆地可用于CO₂封存的咸水层多以陆相沉积为主,储层水化学、水文地质和矿物岩性特征与海相咸水层有很大差异,非均质性也较突出,需要在借鉴和学习国外经验的同时突出自己的特色和重点。     

CO2深部盐水层地质封存成本研究

 为进一步完善CCS经济可行性研究以及封存场地优选,从全生命周期的角度建立了深部盐水层（DSF）封存成本的工程经济模型。该模型在前人研究成果基础上,将注入前场地检查成本、注入后监测及设备处置成本纳入考虑范围。以典型DSF封存场地为例,计算得出CO₂均化封存成本为4.89 $/t,其中注入成本占80.43%,监测成本、场地勘察及检查成本分别占10.46%和9.12%。在此基础上,探讨了年注入量、储层渗透率、储层压力、储层孔隙度、储层厚度及储层深度6个因素变动对均化封存成本的影响,总结了其变化规律,并从注入井数量和封存场地面积两个方面进行了解释。通过敏感性分析得出,储层深度和储层压力对均化封存成本的影响最大,储层厚度和储层孔隙度次之。     

地下封存二氧化碳可引发地震?

根据《美国科学院院刊》6月份的一篇评论文章,通过把二氧化碳储存在地下的方式来减缓这种有害气体的排放的设想是不切实际的,因为这样做可能会诱发地震,如此一来,气体还是会四处逸散。虽然科学家并不认为这么做会引起大规模的、危险的地震活动,但是在较长的时间跨度下,这些地震     

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。     

封存二氧化碳能否延缓全球变暖？捕集二氧化碳并封存到地下的“CCS”技术，能否成为救世主？

2014年4月13日,政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第五次评估报告的第三工作组报告。报告指出,为了将到2100年为止的气温上升幅度控制在超出工业革命前2。C之内,N2050年必须将全球的温室气体年排放量削减为2010年的40％～70％。这样的目标能否实现？关键在于其中一项称为“碳捕集与封存”（CCS）的技术。     

柴达木盆地CO2深部盐水层地质封存模拟实验

结合柴达木盆地地质情况,设计了二维模型实验装置平台,模拟深部盐水层CO2注入过程的运移特点,分析对盖岩层的影响规律,并对CO2盐水层储量进行评估,最后对CO2深部地质封存物理模型实验装置的效果及相关问题给出评价和建议.     

延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱油与封存潜力分析

为进一步探索CO_2捕集、利用与封存技术(CCUS)在延长油田化子坪油区长6油层应用的可行性,通过细管和长岩心驱油实验,分析了CO_2在长6油层的驱油潜力,从孔喉特征、渗流特征和力学特征三个方面对长4+5盖层的密封性进行综合评价的基础上,利用相关模型对CO_2封存潜力进行了分析。CO_2驱油和盖层密封性评价实验结果表明:延长油田化子坪油区长6油层CO_2驱为非混相驱,其在水驱基础上可进一步提高驱油效率28.83%,其中微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙的驱油效率分别提高33.25%、27.09%、26.71%和23.86%;长4+5盖层主要表现出中-小孔细喉道,束缚水饱和度极高,气相相对渗透率极低,突破压力和抗压强度高的特征,对CO_2地质封存具备良好的密封性。CO_2封存潜力分析结果表明:延长油田化子坪油区长6油层的CO_2有效封存量可达7.43×10~6t。     

减排计划新技术的烦恼——碳捕获与封存技术发展受到质疑

任何一项创新的新能源技术都会遇到诸多的挑战、争议以及发展瓶颈。作为控制温室气体排放的热门技术,二氧化碳碳捕获与封存正经历这一发展过程。     

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。     

神华鄂尔多斯CO2地质封存场地多井并注模拟初探

中国首个陆上咸水层CO_2地质封存示范项目的成功实施使得在鄂尔多斯盆地开展大规模CO_2地质封存成为可能.为探讨在鄂尔多斯盆地典型低渗砂岩储层中实施50万t以上CO_2年封存量的注入封存方案,基于神华CCS项目的场地储层结构和监测数据,采用储层多相流模拟软件TOUGH2-MP/ECO2N模拟了神华场地5点布井方案下进行50万t·a~(-1)的注入封存情景.分析了储层非均质性对模拟结果的可能影响.基于模拟结果的分析,认为在该场地实施多井注入方案时井间距应大于2 059m,为安全计,建议最少为3 000m.若实施100万t·a~(-1)的封存规模,初步估计需要采用10口井进行同时注入.     

中国公路交通业CO2排放情景与减排潜力

为了评估中国公路交通业的CO2减排潜力,模拟了中国公路交通业的CO2排放量及相应的减排潜力,根据减排成本评估其可行性并识别了重点减排技术。对3个不同情景的模拟结果表明,2000—2020年新政策情景相对当前政策情景和基准情景的平均CO2减排量分别为65M t.-a 1和82M t.-a 1,平均减排成本为负值。以2020年为例,新政策情景的平均减排成本分别为-88.5元.-t 1。因此,公路交通业具有一定的减排潜力,实现减排主要通过车辆、道路以及燃料等方面的技术进步与替代,其中车辆技术改进为近期的重点减排技术。在公路交通业减排兼具显著的环境、经济和社会效益。     

Energy savings and CO2 emission reduction by using geothermal heat pumps

The renewable energy will play significant role in the world primary energy consumption in the future. Geothermal energy is immense with 5000 EJ/yr of technical potential; however, its utilization has been limited to areas with special geological conditions. Geothermal heat pumps (GHPs) are one of the fastest growing applications of renewable energy in the world with annual increases of 10% and much faster in China. Its main advantage is that it uses normal ground or groundwater temperatures (between about 5 and 30℃), which are available in all countries of the world and make geothermal more attractive and practicable. With high Coefficient of Performance (COP) up to 6, GHPs make efficiency of primary energy more than 240% with assumed a 40% of electricity generation efficiency, which means energy savings and CO2 emission reduction. In this paper geothermal and GHP technology is introduced and the energy savings and CO2 emission reduction by GHPs are analyzed.     

温室气体减排与CO2资源化宏观研究与探讨

介绍了近一段时间全球温室气体减排的进展及面临的形势,并预测了未来二氧化碳的排放趋势.着重对CO2的资源化问题进行了分析和探讨,从CO2作为再生资源的角度讨论了CO2的回收、利用和处置技术;同时指出资源化问题存在的挑战和负面影响.证明CO2资源化对温室气体减排作用不明显,应大力提倡"无悔"行动.最后从热力学角度分析了CO2问题的本质.     

二氧化碳地质储存数值模拟中边界的影响分析和范围确定

在“无限大”深部咸水层的二氧化碳(CO2)地质储存数值模拟中,往往需要人为给定一个边界。边界范围大小和类型选取直接影响模拟结果,进而导致储存潜力评价误差。笔者基于典型深部咸水层的二维径向模型,采用TOUGH2-MP软件进行数值模拟,分析了不同边界范围和类型对深部咸水层中注入CO2后压力和CO2饱和度分布、最大压力和CO2运移距离及储存形式和储存效率的影响。为了说明边界的确定与深部咸水层参数有关,还进行了渗透率、孔隙度、压缩系数、温度、盐度和边界类型的敏感性分析。结果表明在隔水边界类型下,边界范围越大,压力增量和CO2饱和度越被“平均化”,从而最大压力增量越小,CO2饱和度分布形状越扁平,最大运移距离越大。但储存形式受边界影响不大,体积储存效率在“无限大”深部含水层中被高估。随着边界范围的扩大,边界引起的差异逐渐变小。另外,基于单相流和多相流解析解理论,得到了在已知注入速率下边界范围大小的简单近似确定方法。该方法考虑CO2的最大运移距离和水相的影响边界两个方面,适用于“无限大”深部咸水层单井或多井注入的边界确定。     

CO2减排情景下中国能源发展若干问题

全球应对气候变化对中国社会经济发展带来越来越大的压力。按中国目前大力推进节能和优化能源结构的战略,到2020年能源消费和相应CO2排放仍会有较快增长,其后尽管增长速度放缓,但2050年前尚不能实现CO2排放的零增长。如果采取强力措施力图到2030年左右实现CO2排放零增长,并考虑改善国家能源安全,降低石油供应的对外依存度,除超常规发展低碳能源供应技术外,尚需大力发展与清洁煤发电相结合的碳埋存技术和煤基液态燃料,但这将降低能源系统的效率并导致能源总需求量的上升,同时也会大幅提高能源供应系统的成本。面对日益紧迫的全球减排温室气体形势,中国需要对外努力争取合理的碳排放空间,对内则应积极应对,大力推进能源领域的技术创新,尽快形成核能、风能、生物质发电和纤维素乙醇等低碳能源技术的大规模产业化的体系,为全球减缓温室气体排放做出积极贡献。     

农田土壤生态系统冬小麦夏玉米轮作CO2排放特征研究

采用静态箱法对旱地农田冬小麦-夏玉米轮作生态系统CO2排放进行了定位观测,并利用气象色谱进行分析而研究了北方地区典型旱地农田土壤CO2排放特征.结果表明,旱地农田土壤冬小麦-夏玉米轮作期间CO2的平均排放通量由大到小依次排列为:无机-有机肥配合施用的处理110.78 mg·m-2·h-1,单施无机肥处理79.58 mg·m-2·h-1,无追肥处理74.20 mg·m-2·h-1,休闲地54.91 mg·m-2·h-1.作物生长状况与土壤温度是影响土壤呼吸强度的主要因素,而试验数据分析结果表明土壤可溶性有机碳(DOC)与CO2排放通量无直接关系.其中,小麦拔节期、玉米的拔节期到喇叭口期的土壤CO2排放通量均较高.     

10个品系杂交杨叶片二氧化碳同化量固碳率估算

研究了我国重点杨树培育区10个不同品系生长季内光能转化固碳量中CO2同化量变化.实验结果发现,叶片光合中心的实际光化学猝灭达到0.5～0.6之间时,固碳同化量达到最大,不同品种固碳量不同;在7月份光能转化中固碳率最大,随着季节的变化各个品系的杂交杨达到最佳的实际光化学效率的光饱和的转折点发生变化;本地种I467、P64、DA随季节的变化逐渐增大,其他本地种不变;引进种只有DN2不变,其他种均随季节的变化而变化.研究表明在低光区叶片更容易达到较高的光化学效率,在高光区反而随光的增强而有所降低,这体现了植物叶片对强光的自我保护特性;CO2同化效率与光化学效率成正相关,随光化学效率增强不断增强,当达到0.5～0.6时开始降低,变成负相关.     

CO2气肥对温棚蔬菜效果的研究

针对我国温棚面积大，温棚内ＣＯ２浓度过低，严重影响植物光合作用的现状，本项目进行了有关ＣＯ２气体肥料对温棚蔬菜效果的研究。经对多品种蔬菜试验和推广试验表明，ＣＯ２气肥可使温棚蔬菜增产２０～６０％，并可提高蔬菜品质、提高抗病能力及提早上市。