碳管理项目气体探测方案

致力于脱碳的气体探测创新方案

先进的气体探测技术，适用于CCS和CCUS碳管理项目

了解多层探测技术如何为碳捕集、利用与封存（CCUS)设施筑牢安全防线

为什么推行CCUS?

“CCUS是实现净零排放不可或缺的条件”

-国际能源署-

防止工业生产中产生的 CO₂进入大气层，导致全球变暖。

减少气候变化

严重依赖化石燃料的行业可以继续运营，同时减少碳足迹。

向低碳经济转型

可以并入已有的化石燃料基础设施，成为能源组合的一部分。

维护能源安全

捕集的CO₂可用作化学品、燃料等多种产品的生产原料。

助力工业生产

CCS/CCUS的工作原理是什么？

排放源

CCUS从多种排放源捕集碳，例如:

大气: 直接从空气中捕集CO₂
电厂: 天然气电厂、燃煤电厂和生物质电厂
工业企业: 钢铁厂、水泥厂和化工厂

捕集

有多种CO₂捕集方法能够分离CO₂与产生的其他气体，具体如下:

燃烧前捕集:在燃烧前将燃料转化为合成气并分离CO₂
富氧燃烧捕集:在纯氧气氛中燃烧燃料，产生纯质CO₂气流
燃烧后捕集:在燃烧后捕集CO₂但需要另作净化处理
直接空气捕集(DAC):利用溶液或吸附剂技术分离CO₂

浓缩

捕集后，将CO₂浓缩到超临界状态。浓缩阶段包括:

多级浓缩:通过几个阶段浓缩 CO₂,每个阶段的压力都会增加
冷却: 冷却CO₂去除浓缩阶段产生的热量

在超临界状态下，CO₂运输更容易、更经济，与此同时它也带来了技术和安全方面的挑战.

运输

将CO₂运输到封存地或利用地的方法包括:

管道: CO₂的大量运输主要通过管道完成
船舶: 适用于管道输送不可行、输送距离过远或需求量不大的情况

在超临界状态下，CO₂ 会腐蚀管道或设备，尤其是在含有水或H₂S等杂质的情况下，因此需要谨慎选用合适的技术，实施安全管理。

利用

CCUS项目中捕集的CO₂可用于如下现实用途:

提高石油采收率(EOR): 将CO₂ 注入油井，提高石油产量
燃料和化工品:利用CO₂制造合成燃料、无化石化工品和聚碳酸酯塑料
建筑材料: 将CO₂注入混凝土或其他建筑材料，以增加强度
生物应用: 利用CO₂促进生物有机体（如生产生物燃料的藻类）的生长或废水处理
食品和饮料: 利用CO₂生产碳酸饮料或延长保质期的气调包装（MAP）

封存

可以将CO₂注入地下封存，具体包括:

深层岩石:封存环境安全稳定，适合长期封存
深层含盐地下蓄水层:充满盐水的地下多孔岩石层，适合封存大量的CO₂
金属封存:CO₂与钙基或镁基矿物发生化学反应，形成稳定的碳酸盐

存在哪些挑战?

捕集

不同的碳捕集工艺可能引入多种危险气体，例如:

燃烧前捕集:
CH₄, CO₂, H₂, CO

富氧燃烧捕集:
CH₄, CO₂, N₂, O₂富氧

燃烧后捕集:
CO₂, N₂ (替换O₂), CH₄, SO₂

浓缩

在超临界态下,CO₂会与腐蚀设备和管道的杂质（例如： H₂O, N₂, O₂, H₂S, 和 SO₂）发生反应，从而可能导致危险气体泄漏.

运输

在CO₂运输过程中, H₂O, O₂, H₂S, H₂ 和 SO₂等杂质会导致腐蚀，影响液化二氧化碳 (LCO₂)运输船的储存和运输条件。此外，LCO₂运输船内压力的突然下降还会导致干冰的形成，从而造成其他安全和操作危险。

封存

杂质会加速腐蚀，增加泄漏风险和其他安全隐患，从而危及CO₂封存设施的安全。此外，地质断层或封存井密封故障也可能导致CO2泄漏，从而对环境造成重大影响。

主要气体风险包括哪些？

二氧化碳(CO₂)

特性:

比空气重，无色无味

危险

替换氧气，造成窒息。浓度高时，导致呼吸急促、血压升高，甚至死亡。
输送管道和/或封存基础设施破裂，导致气体泄露风险。

探测方案

缺氧(O₂)

特性:

无色无味

Hazards

可被CO₂等其他气体替换，导致呼吸急促、心率加快、疲劳
进一步下降，导致恶心、呕吐、意识丧失或死亡

探测方案

硫化氢(H₂S)

特性:

无色，浓烈的臭鸡蛋味，比空气重

危险

刺激皮肤或眼睛
浓度高时，导致呼吸困难和死亡
剧毒，存在于天然气气流中

探测方案

二氧化硫(SO₂)

特性:

无色，刺鼻气味，比空气重

危险

刺激皮肤、眼睛和呼吸道
浓度高时导致肺水肿和呼吸困难
在化石燃料燃烧过程中产生

探测方案

甲烷(CH₄)

特性:

无色无味，比空气轻

危险

极易燃，与空气形成爆炸性混合物
具有强大的温室效应，运输或封存过程中泄漏会引发环境问题

探测方案

如欲更多了解化学特性方面的信息，请阅读我们的问答指南。

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^*注: 仅适用于H₂S和CO