[发明专利]海水式碳捕集封存方法及装置

说明书

技术领域

本发明海水式碳捕集封存方法及装置(Ocean CCS)，用于对滨海电厂、海洋船舶等化石能源海洋设施排放和/或大气所含有的二氧化碳实施捕集与封存。属于清洁能源和地球工程技术领域。

背景技术

对二氧化碳进行捕集与封存，即CCS(Carbon Capture and Storage)，是减少大气中温室气体不可缺少的技术手段，但现有CCS试验示范项目全部是成本高昂的地质封存方案(POLICY)，在经济合理和可负担性方面差距很大，规模化减排作用难以预期。

根据地球工程学理论，大气中过多的二氧化碳最终要靠深海水体(Water column)来消化。为此，国际机构组织大规模研究，进一步发现：目前海洋本来就以约6Gt/y(吉吨/年)的速率自然吸收大气中的二氧化碳，并自然向深海迁徙。国际研究还认为：“二氧化碳是天然存在的产物，由于海洋碳储层的规模非常巨大(比地质储层大很多倍)，因此二氧化碳对海洋环境的整体影响非常小”(IEA OCEAN STORAGE OF CO₂)，结论是：海洋碳封存方案对于应对气候变化，最具成本效益和封存潜力，而且最安全有效。为此，又曾于2001年开展海洋碳封存现场试验，准备向夏威夷和挪威两处海域注入液态二氧化碳，但在作好了物资场地(包括准备注入海洋的60t液态二氧化碳)等充分准备后，试验却被阻止，因为环保组织和机构指出：液态、密相气态或固态CO₂注入海洋，会导致接触的海洋生物立即死亡，使注入区域的海洋生态环境遭到破坏，属于伦敦公约、奥斯陆巴黎(OSPAR)公约禁止的海洋“倾废”行为。从此十多年来国际上对海洋碳封存的试验研究一直陷于停滞。于是，由于沿用了地质封存的高纯度二氧化碳模式，现有海洋封存技术方案无法进行海洋现场试验示范，既无法证实和体现“最具成本效益”的优势，也无望成为实用的碳减排技术。因此，人们利用海洋资源有效应对气候变化的渴望长期无法实现。

发明内容

本发明海水式碳捕集封存方法及装置(Ocean CCS)的发明目的在于，克服现有海洋碳封存技术方案的缺陷，提供一种符合环境法规并最具成本效益的海洋碳封存技术方案，使海洋碳封存成为经济和环境成本均可负担的应对气候变化实用技术手段。

本发明第一个方面是提供了一种海水式碳捕集与封存方法，所述方法包括如下步骤：

1)碳捕集：抽取海水洗涤含二氧化碳的气体，生成溶有气体中二氧化碳的洗涤后海水作为碳捕集成品；

2)碳封存：将所述碳捕集成品注入大海水体进行海水碳封存。

进一步的技术方案是：

上述步骤2)所述的碳捕集成品注入海洋水体，是采用常压管道注入海洋水体。

对所述碳捕集成品中的海水的量与二氧化碳的量进行比例控制，以控制碳捕集成品注入大海时的pH值。

步骤1)所述含二氧化碳的气体，是指大气；所述的使海水洗涤，是利用风、和/或洋流波浪、和/或阳光提供动力抽取海水进行洗涤。

所述含二氧化碳的气体，是化石燃料燃烧排放的废气。

所述排放废气中的二氧化碳，至少有10％、或20％、或50％、或70％、或80％、或90％溶入洗涤海水后注入大海水体，洗涤海水的量被配置为足以吸收排放废气中至少10％、或20％、或50％、或70％、或80％、或90％的二氧化碳。

所述抽取的海水被提升至海拔高度不大于50m、或40m、或30m、或20m、或19m、或15m、或12m、或10m、或9m、或8m、或6m、或5m、或4m，或2m、或1m，以洗涤含有二氧化碳的排放废气，该海拔高度的零米(0m)基准为抽取海水处的海平面。

提供填料，通过填料洗涤和控制洗涤海水的提升高度使捕集二氧化碳的能耗不大于1000MJ/t，或500MJ/t，或400MJ/t，或350MJ/t，或300MJ/t，或250MJ/t，或200MJ/t，或150MJ/t，或100MJ/t，或60MJ/t，或50MJ/t，或40MJ/t，或30MJ/t，或20MJ/t，或10MJ/t，或5MJ/t。

所述碳捕集到所述碳封存是连续的反应过程。

碳捕集成品注入大海水体，是注入大海表层，和/或中层，和/或深层水体。

碳捕集成品注入大海水体，是将所述的洗涤后海水注入大海的洋流中，该洋流是不经过抽取海水处的洋流。

所述的填料洗涤，是使洗涤海水与排放废气通过填料大面积接触进行的洗涤；

本发明的第二个方面是提供一种海水式碳捕集封存方法，步骤包括，