CN207992175U - 二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及CO2地质封存泄露监测、环境影响及评价技术。二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，包括CO2泄漏控制系统，植物生态系统以及数据采集与控制系统，所述CO2泄漏控制系统包括依次设置的CO2气瓶以及充气室，CO2气瓶以及充气室之间的管道上依次设有控制阀、气体流量计以及通量仪；所述植物生态系统包括土壤室，土壤室与充气室连通；土壤室内填充有土壤，并种植有植物；土壤室上设有取样窗及取样阀，所述通量仪与土壤室连通；所述数据采集系统包括依次连接的PLC以及计算机，所述PLC分别与气体流量计及通量仪连接。本实用新型定量模拟地质封存CO2泄露后对地表及植物生长特性的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于CO2封存与利用技术领域，涉及CO2地质封存泄露监测、环境影响及评价技术。
背景技术
气候变化是人类面临的重大生存和发展问题之一，控制温室气体排放是应对气候变化的当务之急。二氧化碳（CO2）捕集、利用与封存（CCUS）技术是一项综合性极强的新兴技术：通过把二氧化碳从工业排放源中分离出来，并运输到特定地点（油气田、咸水层、煤层或海洋等）加以利用并封存，以实现被捕集CO2与大气的长期隔离。
国外加拿大Weyburn、挪威Sleipner、美国Frio已开始了商业应用试点，国内神华集团、胜利油田、延长石油等已经建成一批CCUS示范项目。但当前CCUS技术总体上处在研发和示范阶段，仍存在许多制约其发展的突出问题，特别是长期封存的安全性有待验证。
地质封存的CO2有通过断层、裂缝、井筒泄露至地表的风险，短期或长期的泄漏都可能会对人类健康、生态安全和环境气候造成显著的影响。目前关于地质封存泄露模拟过程开展了数值模拟、理论计算，但实验室缺乏相应的物理模型和实验装置。为更好的监测CO2地质封存是否泄漏以及风险管理，有必要开发相关装置，进行人工模拟泄露过程研究。
发明内容
本实用新型旨在针对上述问题，提出一种二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置。
本实用新型的技术方案在于：
二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，包括CO2泄漏控制系统，植物生态系统以及数据采集与控制系统，所述CO2泄漏控制系统包括依次设置的CO2气瓶以及充气室，CO2气瓶以及充气室之间的管道上依次设有控制阀、气体流量计以及通量仪；所述植物生态系统包括土壤室，土壤室与充气室连通；土壤室内填充有土壤，并种植有植物；土壤室侧面设有土壤取样窗及土壤气取样阀，所述通量仪与土壤室连通；所述数据采集系统包括依次连接的PLC以及计算机，所述PLC分别与气体流量计及通量仪连接。
所述土壤室及充气室均为等径的空心圆柱体且上下堆叠而成，土壤室位于充气室上方；土壤室即充气室均无顶盖，土壤室底盖为透气式分布网，通过透气式分布网与充气室实现分隔。
所述土壤室为两个或两个以上的土壤室堆叠而成。
所述植物生态系统还包括灌溉系统，所述灌溉系统包括依次连接的水泵以及花洒，所述水泵与花洒之间的连接管线上设有控制阀。
所述土壤室上设有探头穿孔，通量仪上设有探头，所述探头穿过该探头穿孔与土壤室连通。
所述探头为带孔聚氯乙烯管。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型通过数据采集与控制系统控制CO2泄漏控制系统中CO2的泄漏量，即控制充气室内通入不同速率、不同通量的CO2，再从土壤取样窗内取出土壤进而分析其土壤理化性质。即实现研究不同速率、不同通量的CO2对土壤即植物生长的造成的影响，以定量模拟地质封存CO2泄露后对地表及植物生长特性的影响，以及模拟长期泄漏、短期泄露及间歇性泄露等不同泄露情景对地表及植物生长特性的影响。
附图说明
图1为本实用新型二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置的结构示意图。
附图标记：1- CO2气瓶，2-气体流量计，3-通量仪，4-充气室，5-土壤室，6-探头穿孔，7-水泵，8-土壤取样窗，9-花洒，10-PLC，11-计算机，12-土壤气取样阀，13-透气式分布网，14-土壤，15-植物。
具体实施方式
二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，包括CO2泄漏控制系统，植物生态系统以及数据采集与控制系统，所述CO2泄漏控制系统包括依次设置的CO2气瓶1以及充气室4，CO2气瓶1以及充气室4之间的管道上依次设有控制阀、气体流量计2以及通量仪3；所述植物生态系统包括土壤室5，土壤室5与充气室4连通；土壤室5内填充有土壤14，并种植有植物15；土壤室5侧面设有土壤取样窗8及土壤气取样阀12，所述通量仪3与土壤室5连通；所述数据采集系统包括依次连接的PLC10以及计算机11，所述PLC10分别与气体流量计2及通量仪3连接，用以控制CO2泄漏控制系统中的泄漏量。
其中，所述土壤室5及充气室4均为等径的空心圆柱体且上下堆叠而成，土壤室5位于充气室4上方；土壤室5即充气室4均无顶盖，土壤室5底盖为透气式分布网13，通过透气式分布网13与充气室4实现分隔。所述土壤室5为两个或两个以上的土壤室5堆叠而成。所述植物生态系统还包括灌溉系统，所述灌溉系统包括依次连接的水泵7以及花洒9，所述水泵7与花洒9之间的连接管线上设有控制阀。所述土壤室5上设有探头穿孔6，通量仪3上设有探头，所述探头穿过该探头穿孔6与土壤室5连通。所述探头为带孔聚氯乙烯管。
本实用新型的具体实施方式为：
1）、按照图1组装实验装置；
2）、打开控制阀，调节气体流量计2，使CO2气体以30-300ml/min的速率注入充气室4，CO2注入通量为500-3000 （g/(m2×d)），用以模拟土壤14中CO2发生泄漏；
3）、CO2通过透气式分布网13泄露进土壤14，对土壤14理化性质及植物15生长性能产生影响；
4）、通气10-300min后，测量土壤14理化性质并监测植物15生长状况。土壤14理化性质包括土壤14pH值、土壤14中离子浓度、土壤14CO2/O2浓度等；植物15生长状况指标有：株高、根长与生物，以此定量模拟CO2地质封存泄露对生态环境的影响。
Claims (6)
1.二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，包括CO2泄漏控制系统，植物生态系统以及数据采集与控制系统，其特征在于：所述CO2泄漏控制系统包括依次设置的CO2气瓶（1）以及充气室（4），CO2气瓶（1）以及充气室（4）之间的管道上依次设有控制阀、气体流量计（2）以及通量仪（3）；所述植物生态系统包括土壤室（5），土壤室（5）与充气室（4）连通；土壤室（5）内填充有土壤（14），并种植有植物（15）；土壤室（5）侧面设有土壤取样窗（8）及土壤气取样阀（12），所述通量仪（3）与土壤室（5）连通；所述数据采集系统包括依次连接的PLC（10）以及计算机（11），所述PLC（10）分别与气体流量计（2）及通量仪（3）连接。
2.根据权利要求1所述二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，其特征在于：所述土壤室（5）及充气室（4）均为等径的空心圆柱体且上下堆叠而成，土壤室（5）位于充气室（4）上方；土壤室（5）即充气室（4）均无顶盖，土壤室（5）底盖为透气式分布网（13），通过透气式分布网（13）与充气室（4）实现分隔。
3.根据权利要求2所述二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，其特征在于：所述土壤室（5）为两个或两个以上的土壤室（5）堆叠而成。
4.根据权利要求3所述二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，其特征在于：所述植物生态系统还包括灌溉系统，所述灌溉系统包括依次连接的水泵（7）以及花洒（9），所述水泵（7）与花洒（9）之间的连接管线上设有控制阀。
5.根据权利要求4所述二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，其特征在于：所述土壤室（5）上设有探头穿孔（6），通量仪（3）上设有探头，所述探头穿过该探头穿孔（6）与土壤室（5）连通。
6.根据权利要求5所述二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置，其特征在于：所述探头为带孔聚氯乙烯管。
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| CN201820553331.1U CN207992175U (zh) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | 二氧化碳地质封存泄露人工控制模拟装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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