[发明专利]一种二氧化碳地质封存泄漏的监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测系统，特别是关于一种用于二氧化碳(CO₂)地质封存过程中泄漏监测和预警预报的系统。

背景技术

二氧化碳(CO₂)捕集和封存(carbon dioxide capture and storage，CCS)是应对气候变化的重要策略之一，是履行低碳经济政策的重要内容。通过CCS技术有望降低大气CO₂等温室气体浓度的增长速率，达到减缓全球气候变暖之目的。由于地质构造的复杂性和二氧化碳地质封存工作的长期性，CO₂泄漏的风险贯穿着二氧化碳捕集和封存的始终。二氧化碳一旦在捕集和封存过程中泄漏，非但不能有效地减少大气二氧化碳浓度，而且将会对人类生存环境(局部或全球范围)造成严重的影响，对植物、动物以及海洋生物都有不同程度的负面影响。为了减小二氧化碳地质封存泄漏的风险，需要对二氧化碳地质封存进行全过程的监测和预警预报。

一些发达国家，如挪威、加拿大、日本、美国、德国、澳大利亚等正在开展大型CCS研究、试验和开发。CO₂泄漏的监测包括地下水取样检测、土壤空气调查和监测、自然电位测量、空中(飞机或卫星)监测、永久性的土壤或空气监测和地震反射成像测量等。美国能源部曾提出一个监测、减排和检验(Monitoring，Mitigation and Verification MMV)技术的支撑路线图，并将MMV分解为地质封存监测和陆地生态系统监测，其中地质封存二氧化碳泄漏的监测主要包括地下监测井监测、空气二氧化碳浓度监测、植被生长率监测等；陆地生态系统监测主要包括对植被和土壤的监测。目前已有一些相关的监测技术应用于CCS的泄漏监测，但是，现有的试验结果还不足以给出系统的泄漏监测数据。当前的热点是成套监测仪器的设计、研制以及设计整体监测工作网络。我国是发展中国家，地质捕集和封存二氧化碳的研究和试验刚起步，监测仪器和方法几乎还是空白。

现行的气体分析器主要分为两类：一类为单机，即一台独立的气体分析器，用于单一功能的气体测定；另一类为气体分析系统，即含取样和样品处理单元、可编程控制器及其执行单元，具备数据处理、计算、存储、传输和控制功能。由于信息化、自动化、系统化的需要，数字化技术在气体分析器仪表行业处于主流地位。但是，一般气体分析系统难以满足多通道(多样点)、连续性、人机界面以及无线传输等实际应用的需要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能实现多样点取样、不间断自动监测、人机界面和无线传输的二氧化碳地质封存泄漏的监测系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种二氧化碳地质封存泄漏的监测系统，其特征在于：它包括样品采集处理单元、分析检测单元、可编程逻辑控制单元、人机界面、数据采集存储单元、无线传输单元和CO₂地质封存监测中心；所述样品采集处理单元用于采集来自CO₂地质封存泄漏样点的样气，样气从各采样点进入所述样品采集处理单元内进行过滤、制冷及干燥处理后，一部分样气再经脱水、除尘处理后进入所述分析检测单元，其余样气经废气处理装置处理后排空；所述分析检测单元将接收到的样气进行检测、分析其CO₂浓度，将检测结果传送至所述可编程逻辑控制单元；所述可编程逻辑控制单元与所述人机界面进行信息交互，所述可编程逻辑控制单元根据所述分析检测单元的检测结果和人机界面传送的指令，向所述样品采集处理单元传送多样点检测指令，并将所获得的检测数据及图像信息传送至所述数据采集存储单元；所述数据采集存储单元将检测数据及图像信息经所述无线传输单元传送至所述CO₂地质封存监测中心完成监测。

所述样品采集处理单元包括大气取样探头、包气带取样探头、过滤器、制冷器、干燥器和废气处理器；所述大气取样探头和包气带取样探头将采集的样气依次经所述过滤器、制冷器和干燥器处理后，一部分样气进入所述分析检测单元进行检测处理，其余样气经所述废气处理器排空。

所述分析检测单元包括大气检测器和包气带气体检测器，样气分别经所述大气检测器和包气带气体检测器处理后，将分析检测结果传送至所述可编程逻辑控制单元。

所述大气检测器和包气带气体检测器均采用在线式红外线CO₂气体分析器。

所述人机界面采用触摸屏。

所述CO₂地质封存监测中心内设置有预警预报装置，用于提示工作人员采取相应的措施。