煤炭地下气化腔CO_2埋存的研究进展及发展趋势

CO_2捕集与埋存(CCS)可助力碳达峰、碳中和战略目标实现,是解决温室效应的重要手段.在众多地质埋存空间中,煤炭地下气化(UCG)后的气化腔近年来成为埋存研究的热点,但与传统埋存方式相比,相关工作仍处于理论探索阶段,缺乏现场实施案例.为推动该埋存方式的发展,文章从以下3方面开展工作.(1)介绍UCG和CO_2气化腔埋存的国内外研究进展,并将后者的发展划分为概念提出阶段、潜力评价和可行性分析阶段以及机理分析阶段,目前尚处于理论探索阶段.(2)从注入性、密闭性、经济性、储容量和CO_2埋存机理等多个角度出发,通过与其他埋存方式对比,分析了气化腔埋存的特点与优势:注入性良好;密闭性与未开发煤层类似,但更为复杂;显著节约CO_2运输成本;埋存潜力巨大;埋存机理非常复杂,需要考虑气化腔形态、边壁性质以及超临界CO_2与气化腔流体间复杂相互作用对注入和长期埋存过程的影响.(3)阐明CO_2气化腔埋存所涉及的关键科学问题和工程问题,并指出未来发展趋势.在以上工作的基础上,建议国家出台相关政策鼓励和支持UCG及后续的CO_2气化腔埋存,丰富CCS体系,推动煤炭资源的清洁化和低碳化利用.</p

煤炭地下气化技术及渗流研究新进展

煤炭地下气化技术是清洁能源技术,是实现双碳优秀技术手段,是国家能源安全的重要保障。本文综述了150年以来煤炭地下气化技术的基本发展历程,给出了室内实验、矿场先导试验以及分析与数值模拟研究重要影响事件。对技术和工艺发展提出了4次浪潮式发展的层次模式,并对各个阶段进行了原因分析与探讨。笔者认为:目前国内外的煤炭地下气化技术发展处于新的创新突破阶段,主要研究热点已经有现场规模试验转向2个新的焦点,1是相似于实际煤层条件下的室内实验研究,2是考虑化学反应、热场传播、复杂流体流动以及煤岩变形及渗流场耦合等多种条件下的数值模拟研究。结合煤炭地下气化工艺技术特点,分析讨论了复杂条件下非等温多场耦合的渗流力学新特点,给出了煤炭地下气化室内渗流实验技术,得到了高温高压条件下室内煤炭地下气化的实验手段和实验结果。结合煤炭地下气化工艺技术特点,分析了目前已有数值模拟技术的适应性,提出了建立煤炭地下气化数值模拟技术新方法和新技术。综合煤炭地下气化技术特点,指出了煤炭地下气化技术及渗流研究新的发展方向和发展趋势