CN108843393A - 一种温室co2有效利用和封存的减排方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CO2有效利用和封存的减排方法,包括将生产中分离和收集的液态CO2送至海拔‑800至‑1500米深井下的采矿掘进作业区,用CO2替代工作风带动风钻在采矿场掘进钻孔,风钻排出的带有一定压力的CO2气体再行收集,收集后输入工作现场的热交换装置,给采矿掘进作业区降温。本发明能有效减少CO2排放到大气中,减少温室效应,同时为井下风动工具提供动力,也为井下高温作业提供制冷效果,还可以为煤矿井下采空区煤炭自然提供一种防灭火措施,真正起到有效利用CO2的目的;本发明的CO2减排方法,设备简单,前期投入少,CO2气体封存可靠,经济效益显著,有利于促进企业的CO2气体减排工作。
Description
技术领域
本发明属于温室CO2减排技术领域,涉及一种温室CO2有效利用和封存的减排方法。
背景技术
随着全球经济的发展,CO2排放量急剧增多,导致大气浓度的提升,促进大气内的更高储能,形成温室效应,造成地表温度升高和气候异常变化,CO2已经被确认是全球极端天气日益增多的主要成因;同时CO2还会带来海洋和土壤酸化等不利影响;CO2的减排、低碳已经成为全球社会经济发展的一个重要方向。当前人们开展了CO2减排的各种研究和尝试,也在实际应用中取得很大的进展,很多国际组织和国家都制定了相应鼓励政策,我国也积极鼓励引导CO2的减排工作,但减排手段较少,减排效果不理想,经济成本偏高,阻碍CO2减排工作的有效持续开展。
发明内容
针对背景技术中所述现有CO2减排技术方面的不足,本发明提供一种CO2有效利用和封存的减排方法,该方法将CO2作为一种动力气体和制冷气体,使CO2在封存之前,释放自身携带的能量,将能量转变为设备运转和环境制冷的动力来源,最后将CO2永久封存,达到经济型减排目标。
本发明是通过以下技术方案实现的,提供一种CO2有效利用和封存的减排方法,包括将生产中分离和收集的液态CO2送至海拔-800至-1500米深井下的采矿掘进作业区,用CO2替代工作风带动风钻在采矿场掘进钻孔,风钻排出的带有一定压力的CO2气体再行收集,收集后输入工作现场的热交换装置,CO2气体在热交换装置与施工场地的高温空气进行温度交换,给采矿掘进作业区降温,从热交换装置出来的CO2气体经管道输入矿井采空区,进行灌充,当一个采空区充满达到设计压力后封堵,再充入下一采空区。
进一步的,所述液态CO2用储罐经矿井提升***送至采矿掘进作业区。
进一步地,所述风钻工作风进口与CO2储罐连接,风钻排风口连接热交换装置。
进一步地,所述风钻工作风进口通过高压胶管连接CO2储罐的减压阀;所述风钻的排风口通过高压胶管连接热交换装置。
进一步的,所述风钻工作时调节CO2储罐的减压阀的阀门,使输出CO2气体压力达到风钻运转所需的工作风压。
进一步地,所述热交换装置包括盘曲的CO2输送管道和管道支架。
进一步地,所述采空区被混凝土墙分割成大小不同的密闭洞室。
进一步地,所述采矿掘进作业区设置有多个所述风钻,各所述风钻的工作风进口和排风口分别通过高压胶管连接CO2储罐和热交换装置。
进一步地,所述液态CO2的收集来源为发电厂、铸造厂、水泥厂和冶炼厂的气体排放装置。
进一步地,所述采矿掘进作业区的矿井深度为海拔-1000米。
本发明的原理:
发电厂的烟道其CO2的含量接近100%,其他如水泥厂的煅烧炉,冶炼厂和铸造厂的高炉等等,都产生大量CO2气体排放,这些碳排放大户,造成了温室CO2气体的加剧,这些单位承担着重大的减排任务,每年的减排经费相当可观,是生产成本的一个重要组成部分,同时这些工厂也成了CO2气体的丰富来源地,将其所产生的CO2气体浓缩成液态后,如果能够先有效利用,然后再封存到合适地点,不排放到大气中,则会带来巨大的经济效益和社会效益。
800米-1500米深的煤矿或1000米-2000米深的金矿及有色金属矿均为深井矿,我国千米深的矿井很多,仅煤矿千米深的矿井就40多出,其中山东最多21处。千米深的矿井存在几大特点,采掘工作面温度高,山东新汶矿区的矿井,矿井每向下延伸100米,低温平均上升2.50C,部分采掘工作面温度达到300C,个别矿井采掘工作面温度超过380C,如此高的作业环境是不利于工人在井下长时间作业的,所以都采取了各种人工降温措施,借助动力装置依靠制冷、输冷、传冷、排热等技术,来解决深井开采高温问题,不仅能耗高,而且也增加了碳排放;随着开采深度的增加,地温升高,围岩温度升高,加大了煤层发火的危险性,煤层发火将造成严重的资源损失,瓦斯***事故率大大增加;采掘工作面风钻钻机其动力来自带0.5MPa左右的空气,由于矿井深压力风的井下输送很不方便,沿途漏风损失也大,所以大型空压机是深井矿山必需的设备,而大型空压机能耗高。
基于上述以深井煤矿为例所述的深井矿的作业环境温度高,风钻供风***耗能大,煤矿深井煤层容易自燃等特点,结合CO2气体的性质,CO2气体具有液态变为气态时膨胀,既能对外做功,又能环境制冷,CO2气体能不燃烧且能阻隔氧气,能灭火,同时液态CO2来源丰富,利用工厂产生的液态CO2,作为深井矿的钻机动力来源,既能节省矿山空压机能耗,又能给作业环境降温,也能抑制煤层自燃,一举多得。
CO2气体充入1000米深的井下采空区有诸多好处,其一是不会渗入到地面排入大气,对大气造成影响,有也不会影响地面水和土壤环境;其二有现成的采空区这些洞室,便于CO2气体的盛装和封堵,在采空区入口灌装混凝土,很容易将CO2气体封住;其三,采空区往往有丰富的水源,还有一些矿物质,而且温度高,这一环境有利于CO2气体与矿物质反应生成碳酸盐沉淀,从而有利于CO2气体的长久封存和反复灌充,以容纳和封存更多的CO2气体。
CO2气体排放工厂与矿山企业联合,整个CO2气体的从收集到灌充到采空区的过程,仅有压缩成液态CO2这一环节需要投入一定费用,其他各主要环节都是产生效益的过程,综合计算,实现了CO2气体经济减排,有利于提高企业的减排积极性和主动性,具有极大的经济效益和社会效益,是一项多赢的造福千秋万代的好事,值得推广应用。
相对于现有CO2减排技术,本发明的一种CO2有效利用和封存的减排方法,能有效减少CO2排放到大气中,减少温室效应,同时为井下风动工具提供动力,也为井下高温作业提供制冷效果,还可以为煤矿井下采空区煤炭自然提供一种防灭火措施,真正起到有效利用CO2的目的;本发明的CO2减排方法,实用性可操作性强,设备简单,前期投入少,CO2气体封存可靠,减排效果好,减排成本低,经济效益显著,有利于促进企业的CO2气体减排工作。
附图说明:
图1本发明实施例的工艺***示意图;
图2本发明实施例的CO2的工艺过程示意图;
图中:1、采矿掘进作业区, 2、风钻,3、热交换装置,4、采空区,5、混凝土隔墙,6、提升***,7、灌充管道,8、地面建筑,9、CO2储罐, 10、高压胶管,11、减压阀, 12、矿井,21、工作风进口,22、排风口,31、CO2输送管道、32管道支架。
具体实施方式:
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
查询图1、图2,一种CO2有效利用和封存的减排方法,包括将生产中分离和收集的液态CO2送至海拔-800至-1500米深井下的采矿掘进作业区1,用CO2替代工作风带动风钻2在采矿场掘进钻孔,风钻2排出的带有一定压力的CO2气体再行收集,收集后输入工作现场的热交换装置3,CO2气体在热交换装置3与施工场地的高温空气进行温度交换,给采矿掘进作业区1降温,从热交换装置3出来的CO2气体经灌充管道7输入矿井采空区4,进行灌充,当一个采空区充满达到设计压力后封堵,再充入下一采空区。
本实施例中,所述液态CO2用储罐9经矿井12的提升***6送至采矿掘进作业区1。
本实施例中,所述风钻2工作风进口21与CO2储罐9连接,风钻2排风口22连接热交换装置3。
本实施例中,所述风钻2工作风进口21通过高压胶管10连接CO2储罐9的减压阀11;所述风钻2的排风口22通过高压胶管10连接热交换装置3。
本实施例中,所述风钻2工作时调节CO2储罐9的减压阀11的阀门,使输出CO2气体压力达到风钻2运转所需的工作风压。
本实施例中,所述热交换装置3包括盘曲的CO2输送管道31和管道支架32。
本实施例中,所述采空区4被混凝土墙5分割成大小不同的密闭洞室。
本实施例中,所述采矿掘进作业区1设置有多个所述风钻2,各所述风钻2的工作风进口21和排风口22分别通过高压胶管10连接CO2储罐9和热交换装置3。
本实施例中,所述液态CO2的收集来源为发电厂、铸造厂、水泥厂和冶炼厂的气体排放装置。
本实施例中,所述采矿掘进作业区1的矿井2深度为海拔-1000米。
相对于现有CO2减排技术,本实施例的一种CO2有效利用和封存的减排方法,能有效减少CO2排放到大气中,减少温室效应,同时为井下风动工具提供动力,也为井下高温作业提供制冷效果,还可以为煤矿井下采空区煤炭自然提供一种防灭火措施,真正起到有效利用CO2的目的;本发明的CO2减排方法,实用性可操作性强,设备简单,前期投入少,CO2气体封存可靠,减排效果好,减排成本低,经济效益显著,有利于促进企业的CO2气体减排工作。
以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案,并非是对本发明的限制,参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨,也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (10)
1.一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 包括将生产中分离和收集的液态CO2送至海拔-800至-1500米深井下的采矿掘进作业区,用CO2替代工作风带动风钻在采矿场掘进钻孔,风钻排出的带有一定压力的CO2气体再行收集,收集后输入工作现场的热交换装置,CO2气体在热交换装置与施工场地的高温空气进行温度交换,给采矿掘进作业区降温,从热交换装置出来的CO2气体经灌充管道输入矿井采空区,进行灌充,当一个采空区充满达到设计压力后封堵,再充入下一采空区。
2.根据权利要求1所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述液态CO2用储罐经矿井提升***送至采矿掘进作业区。
3.根据权利要求2所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述风钻工作风进口与CO2储罐连接,风钻排风口连接热交换装置。
4.根据权利要求3所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述风钻工作风进口通过高压胶管连接CO2储罐的减压阀;所述风钻的排风口通过高压胶管连接热交换装置。
5.根据权利要求3所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述风钻工作时调节CO2储罐的减压阀的阀门,使输出CO2气体压力达到风钻运转所需的工作风压。
6.根据权利要求1所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述热交换装置包括盘曲的CO2输送管道和管道支架。
7.根据权利要求1所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述采空区被混凝土墙分割成大小不同的密闭洞室。
8.根据权利要求所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述采矿掘进作业区设置有多个所述风钻,各所述风钻的工作风进口和排风口分别通过高压胶管连接CO2储罐和热交换装置。
9.根据权利要求所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述液态CO2的收集来源为发电厂、铸造厂、水泥厂和冶炼厂的气体排放装置。
10.根据权利要求所述的一种CO2有效利用和封存的减排方法,其特征在于: 所述采矿掘进作业区的矿井深度为海拔-1000米。
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