[发明专利]二氧化碳利用的方法及系统

说明书

本发明提供了一种二氧化碳利用的方法及系统，其中，该方法包括如下步骤：获取满足预设条件的二氧化碳；将所述二氧化碳注入至煤层，并使所述二氧化碳扩展、释放至所述煤层中；所述二氧化碳对所述煤层中的煤层气进行驱逐，使所述煤层气排出所述煤层。本发明中，相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。

技术领域

本发明涉及二氧化碳利用和煤层气开采相结合技术领域，具体而言，涉及一种二氧化碳利用的方法及系统。

背景技术

煤炭是所有化石能源中含碳量最高的一种，煤炭利用引起的碳排放问题已引发人们高度重视。无论直接燃煤发电，抑或间接作为煤化工原料，都不可避免的产生大量二氧化碳。温室气体排放会造成温室效应，使全球气温上升。如何减少碳排放、实现二氧化碳的资源化利用，引发了越来越多的关注。

中国煤炭资源丰富，煤炭在我国的能源消费中保持最高比例。煤气化工艺是实现煤炭清洁高效转化的一种重要方式。通过煤气化能够获取清洁合成气，也可以间接获取更多化工原料，这一过程中实现了二氧化碳的分离，获取得到成分单一的二氧化碳气源。同时，煤炭行业也可获取得到相对富集的二氧化碳气源。

实现传统煤电、煤化工两个煤炭利用行业排放二氧化碳的合理利用，将有效减少煤炭利用产生碳排放总量的80％以上。

煤层气(煤矿瓦斯)、页岩气是新型的高效洁净能源。煤层气和页岩气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义，是我国增强能源自主保障能力与调整优化能源结构的重要途径。我国煤层气、页岩气开发利用率偏低，制约其开发的一个重要因素是煤层与页岩属于致密岩层，渗透率总体偏低，加之我国地质构造条件复杂，煤层气、页岩气难以被有效产出。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种二氧化碳利用的方法及系统，旨在解决现有煤电、煤化工等煤炭利用行业的高碳排放问题。

一个方面，本发明提出了一种二氧化碳利用的方法，该方法包括如下步骤：获取满足预设条件的二氧化碳；将二氧化碳注入至煤层，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中；二氧化碳对煤层中的煤层气进行驱逐，使煤层气排出煤层。

进一步地，上述二氧化碳利用的方法，预设条件为二氧化碳的温度和压力使其在煤层中为超临界状态。

进一步地，上述二氧化碳利用的方法，在将二氧化碳注入至煤层之前还包括：对煤层进行钻孔处理，钻孔包括：在竖直方向上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区。

进一步地，上述二氧化碳利用的方法，在获取满足预设条件的二氧化碳和将二氧化碳注入至煤层之间还包括：将满足预设条件的二氧化碳用于发电；将用于发电后剩余的二氧化碳注入至煤层。

进一步地，上述二氧化碳利用的方法，将满足预设条件的二氧化碳用于发电进一步包括：对工质进行升压升温，使升压升温后的工质携带二氧化碳进入透平膨胀做功推动发电机工作；对透平排出的气态介质进行热量回收、冷却和压缩，以对气态介质进行循环利用。

本发明的中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。

另一方面，本发明还提出了一种二氧化碳利用的系统，该系统包括：二氧化碳驱气模块，二氧化碳驱气模块包括：注入系统和钻孔，钻孔设置于煤层中，注入系统与钻孔相连通，以向钻孔注入满足预设条件的二氧化碳，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中，从而对煤层中的煤层气体进行驱逐，使煤层气体排出煤层。