一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统技术方案

本发明专利技术涉及海洋新能源利用技术领域，特别公开了一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，包括输碳管和由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；二氧化碳收集装置与二氧化碳压缩装置连通，二氧化碳压缩装置与超临界二氧化碳泵送装置连通，超临界二氧化碳泵送装置与输碳管连通，输碳管的出碳端设于沉积层；超临界二氧化碳泵送装置用于配合输碳管将超临界二氧化碳运输至沉积层进行封存。由海洋波浪驱动二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置相互配合完成碳封存，可清洁再生的波浪能为二氧化碳封存提供驱动力，解决现有技术无法利用清洁可再生能源进行碳封存问题。碳封存问题。碳封存问题。

【技术实现步骤摘要】
一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统


[0001]本专利技术涉及海洋新能源利用
，特别涉及一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统。

技术介绍

[0002]早在20世纪80年代，科学研究揭示，大气二氧化碳增加引发的气候变化进程打乱了地球系统自身的演变节律，甚至威胁人类可持续发展，造成冰川融化、海平面上升、极端天气频发和气温升高影响粮食产量等问题。如何在满足世界对经济增长必需的能源需求的同时，减轻对环境的长期影响，是实现可持续未来的关键问题。其中减少能源生产、传输和使用过程中的温室气体排放是一个重要目标。为达成这一目标，需要控制能源生产、运输和使用过程中的二氧化碳排放，例如采用封存技术。
[0003]目前，已有众多尝试将前述的二氧化碳封存技术与其他生产活动相结合，陆地二氧化碳封存主要与地热能相结合，然而，由于陆地面积资源宝贵，确保二氧化碳在陆地地层中的长期储存需要详细了解构造地质学，并且后续维护监测地层的费用不菲，因而，未来研究重心可能将由陆地转向深海，在公开号为CN111075525A的专利公开了一种深海碳封存与发电系统，该系统通过对海岸的电厂废气进行余热发电并进行二氧化碳剥离，将剥离出的二氧化碳应用于海底地热布雷顿循环，最终储存于深海封存孔穴，该系统中的波浪发电装置为超临界二氧化碳压缩机提供电力，但整个系统依赖燃煤电厂等排放的废气，且海岸的波浪能资源有限，无法满足未来深海作业需求；公开号为CN114278257A的专利公开了海上油田开采与超临界二氧化碳封存的同步装置与方法，包括海上生产平台、油气开采系统和二氧化碳封存系统，工作时，二氧化碳封存与油气开采同时进行，由于二氧化碳可能通过地层缺口如断层或裂缝溢出，该装置所使用的二氧化碳封存方法对于地层的要求较高。
[0004]综上所述，现有技术中结合海洋平台的碳封存技术无法利用单纯的清洁可再生能源进行碳封存，因此，研究一种仅利用清洁可再生能源进行碳封存的系统具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，以解决现有的碳封存系统无法仅利用清洁可再生能源进行碳封存的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，包括输碳管、由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳压缩装置连通，所述二氧化碳压缩装置与所述超临界二氧化碳泵送装置连通，所述超临界二氧化碳泵送装置与所述输碳管连通，所述输碳管的出口设于沉积层内；所述超临界二氧化碳泵送装置用于将超临界二氧化碳通过所述输碳管输送至所述沉积层封存。
[0007]在其中一个实施例中，所述二氧化碳收集装置包括收集筒和振荡水柱；所述振荡水柱与所述收集筒连通，所述收集筒与所述二氧化碳压缩装置连通；所述振荡水柱具有腔
室，所述腔室至少局部位于水内；在海洋波浪的作用下，所述腔室内的气体被压缩并输送至所述收集筒。
[0008]在其中一个实施例中，所述二氧化碳压缩装置包括第一浮子机构、第一活塞机构和第二活塞机构；所述第一浮子机构的另一端设于所述第一活塞机构内，所述第一活塞机构连通所述第二活塞机构，所述二氧化碳收集装置和所述超临界二氧化碳泵送装置通过所述第二活塞机构连通；在海洋波浪的推动下，所述第一浮子机构带动所述第一活塞机构进行活塞运动，以将所述第一活塞机构内的流体压至所述第二活塞机构；在所述流体的推动下，所述第二活塞机构通过活塞运动以压缩从所述收集筒通入的二氧化碳，并将二氧化碳输送至所述超临界二氧化碳泵送装置。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一浮子机构包括多个半球浮子和多个垂荡浮子，多个所述半球浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周，多个所述垂荡浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一活塞机构包括第一活塞杆和第一活塞缸；所述第一活塞缸与所述第二活塞机构连通；所述第一活塞缸内设有可滑动的第一活塞块，所述第一活塞块与所述第一活塞杆的一端固定连接，所述第一活塞杆的另一端伸出所述第一活塞缸外，所述第一活塞杆的另一端与所述第一浮子机构固定连接。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二活塞机构包括第二活塞杆和第二活塞缸；所述第二活塞缸包括相互不连通的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体的直径大于所述第二缸体的直径；所述第一缸体与所述第一活塞机构连通，所述第一缸体内设有可滑动的第二活塞块，所述第二活塞块与所述第二活塞杆的一端固定连接；所述第二缸体与所述二氧化碳收集装置连通，所述第二缸体内设有可滑动的第三活塞块，所述第三活塞块与所述第二活塞杆的另一端固定连接；在所述流体的驱动下，所述第二活塞杆在所述第一缸体和所述第二缸体内进行活塞运动，以压缩所述第二缸体内的二氧化碳。
[0012]在其中一个实施例中，所述二氧化碳压缩装置还包括换向机构；所述第一活塞机构与所述换向机构连通，所述换向机构与所述第一缸体的两端均连通，所述换向机构用于控制所述流体在所述第一缸体内的驱动方向。
[0013]在其中一个实施例中，所述超临界二氧化碳泵送装置包括储存罐、第二浮子机构和第三活塞机构；所述储存罐与所述二氧化碳压缩装置和所述第三活塞机构连通，所述第二浮子机构的另一端设于所述第三活塞机构内，所述第三活塞机构与所述输碳管连通；在海洋波浪的推动下，所述第二浮子机构带动所述第三活塞机构进行活塞运动，并将所述第三活塞机构内的超临界二氧化碳输送至所述输碳管。
[0014]在其中一个实施例中，所述第三活塞机构包括第三活塞杆、第三活塞缸、连通腔体、第一球型开关阀和第二球型开关阀；所述第三活塞缸包括被间隔的第三缸体和第四缸体，所述第三缸体与所述第四缸体连通；所述第三缸体内设有可滑动的第四活塞块，所述第四活塞块与所述第三活塞杆的一端固定连接，所述第三活塞杆的另一端伸出所述第三缸体外，所述第三活塞杆的另一端与所述第二浮子机构固定连接；所述第三缸体与所述连通腔体连接，所述第一球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第三缸体之间，所述第一球形开关阀用于控制所述第三缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述第四缸体与所述连通腔体连接，所述第二球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第四缸体之间，所述第二球形开关
阀用于控制所述第四缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述连通腔体与所述输碳管连通；所述第三活塞杆用于在所述第三缸体内进行活塞运动，以可选择性地控制所述第一球型开关阀或所述第二球型开关阀的打开，令所述第三缸体的超临界二氧化碳或所述第四缸体的超临界二氧化碳输送至所述连通腔体内。
[0015]在其中一个实施例中，还包括多个采油管；多个所述采油管均呈环形地绕设于所述输碳管的四周，多个所述采油管与所述输碳管均表面抵接，以将多个所述采油管上的热量传递至所述输碳管。
[0016]本专利技术的有益效果如下：
[0017]由于输碳管和由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，其特征在于，包括输碳管、由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳压缩装置连通，所述二氧化碳压缩装置与所述超临界二氧化碳泵送装置连通，所述超临界二氧化碳泵送装置与所述输碳管连通，所述输碳管的出口设于沉积层内；所述超临界二氧化碳泵送装置用于将超临界二氧化碳通过所述输碳管输送至所述沉积层封存。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳收集装置包括收集筒和振荡水柱；所述振荡水柱与所述收集筒连通，所述收集筒与所述二氧化碳压缩装置连通；所述振荡水柱具有腔室，所述腔室至少局部位于水内；在海洋波浪的作用下，所述腔室内的气体被压缩并输送至所述收集筒。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳压缩装置包括第一浮子机构、第一活塞机构和第二活塞机构；所述第一浮子机构的另一端设于所述第一活塞机构内，所述第一活塞机构连通所述第二活塞机构，所述二氧化碳收集装置和所述超临界二氧化碳泵送装置通过所述第二活塞机构连通；在海洋波浪的推动下，所述第一浮子机构带动所述第一活塞机构进行活塞运动，以将所述第一活塞机构内的流体压至所述第二活塞机构；在所述流体的推动下，所述第二活塞机构通过活塞运动以压缩从所述收集筒通入的二氧化碳，并将二氧化碳输送至所述超临界二氧化碳泵送装置。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一浮子机构包括多个半球浮子和多个垂荡浮子，多个所述半球浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周，多个所述垂荡浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一活塞机构包括第一活塞杆和第一活塞缸；所述第一活塞缸与所述第二活塞机构连通；所述第一活塞缸内设有可滑动的第一活塞块，所述第一活塞块与所述第一活塞杆的一端固定连接，所述第一活塞杆的另一端伸出所述第一活塞缸外，所述第一活塞杆的另一端与所述第一浮子机构固定连接。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二活塞机构包括第二活塞杆和第二活塞缸；所述第二活塞缸包括相互不连通的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体的直径大于所述第二缸体的直径；所述第一缸体与所述第一活塞机构连通，所述第一缸体内设有可滑动的第二活塞块，所述第二活塞块与所述第二活塞杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文创，黄振海，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：