本项技术涉及一种深海CO2射流采矿技术,旨在实现海底碳封存。该技术通过创新的装备设计和方法,有效利用深海环境进行CO2的捕获与封存,为应对全球气候变化提供新思路。
背景技术
研究表明,CCS成为人为实现碳减排的一项关键性举措,而CO2海洋封存是CCS技术中实现CO2减排的一项最具发展潜力的方法。与陆地碳封存相比,海底碳封存具有远离人类居住地、远离人类赖以生存的地表水体和地下水层等特点,安全性更高,环境风险更小。
封存CO2的咸水层位于海床下800-900米处,一是区域联通性很好,注入的气体不会造成局部高压;二是该水层之上覆盖有厚厚的泥质保护层,密封性很好,二氧化碳很难渗出,因此具有良好的封闭性。在时间尺度上,封存的二氧化碳还会与水和岩石发生矿化反应,大部分二氧化碳会被固化在岩石中,小部分二氧化碳溶入地层水之中,封存安全性高时间长,深海蕴藏着丰富的金属矿产资源,包括多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳等金属矿产资源。而水力集矿是深海采矿主要的方式之一,水力集矿是利用水流分离、移动赋存在海底沉积物表面上的结核。相较于水射流,液态CO2射流具有压力折减率更低、射流速度更快、能量更高等优点。本文就液态CO2射流采矿提出一种深海CO2射流采矿的海底碳封存装备及方法。
现有深海采矿领域的碳封存装置存在如下问题:
1、现有的涉及CO2深海多金属结核采集的装备集中于提高采集效率或者治理羽流,但射流采集后的碳封存亦是技术难点,急需突破;CO2射流采集后的碳捕集、处理、注入和封存的全套装置几乎存在空白。
2、目前深海多金属结核CO2射流采集后的封存技术集中于水柱封存,但水柱封存时间较短,CO2很可能随着海洋环流而变化迁移最终离开海洋水体并返回大气圈,无法实现永久封存,沉积物封存技术存在空白。
3、深海沉积物封存技术存在无法实现“边采集边封存”的问题,难以保证CO2封存的连续性。
4、深海碳封存装置海底收集过程难以高效对CO2进行处理,容易导致CO2与沉积物混合注入的情况,不仅封存效率低,还容易出现堵塞的情况。
5、CO2在海水介质中能引起装置迅速全面腐蚀和严重的局部腐蚀,在深海收集封存过程中难以保证装置的完好性,对封存管路CO2泄漏位置、大小等难以精确定位并报警。
实现思路