[发明专利]零碳排放化石燃料发电方法及装置系统

说明书

技术领域

本发明零碳排放化石燃料发电方法及装置系统，属于应对气候变化的碳捕集与封存即CCS(Carbon Capture&Storage)技术领域和清洁能源技术领域。

背景技术

应对气候变化，实现气候目标，需要大量应用碳捕集与封存(CCS)，特别需要在能源领域实现大量商业规模的CCS项目。现有多种CCS技术路线，如图3、图4所示，包含有碳的捕集、运输和封存三个环节；其中的碳捕集环节，是将化石燃料燃烧等工业设施产生烟气中的二氧化碳分离出来，并要求提纯为一般浓度99％的液体、密相气体或固体二氧化碳，碳捕集一般采用化学吸附、膜分离，以及富氧燃烧后再提纯等单元技术；其中的运输环节，也是现有CCS技术的必须环节，因为实施碳捕集的工业设施地理位置是由现有工业布局先行决定，然后再去寻找自然界的封存资源，碳捕集点与封存点距离往往很遥远，运输环节的单元技术内容是液体或密相气体等高浓度二氧化碳运输管网建设和运营技术，早前有将高浓度二氧化碳运输700～800公里的设计，近年有运输距离要求缩短的趋势，较近的报道是认为高浓度二氧化碳运输距离即高浓度二氧化碳管道水平长度不宜大于200公里；封存环节单元技术主要是地质封存资源勘探技术和安全评估技术。

然而，目前商业规模的CCS项目几乎为零。人们普遍认为：应对气候变化剩下的时间已经不多，现有CCS技术路线成本过高，发展过慢的局面亟需改变。

发明内容

本发明为克服当前CCS技术路线成本效益差的突出缺点，提出一种可以大幅降低全流程CCS技术方案成本，经济可行的零碳排放化石燃料发电方法及装置系统。本发明所述的化石燃料包括煤碳、石油、天然气、煤层气以及可燃冰中的一种或组合；所述的零碳排放，是指化石燃料发电过程产生的二氧化碳大部份实现CCS。

本发明零碳排放化石燃料发电方法的技术方案是：

一种零碳排放化石燃料发电方法，步骤包括：进行地质勘探选定二氧化碳封存层，在选定的二氧化碳封存层上方场地布置化石燃料发电厂，在该发电厂中对化石燃料进行鼓入氧气的富氧燃烧发电，产生电能和富含二氧化碳烟气，所产生的电能对外输送，所产生的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层；所述的就地注入二氧化碳封存层的方法，是使富含二氧化碳烟气的产生地点，与二氧化碳封存层的二氧化碳注入地点，两个地点之间水平距离接近的方法。

进一步的技术方案是：

所述的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层，是二氧化碳的质量与烟气总质量之比大于50％，小于95％的富含二氧化碳的烟气就地注入二氧化碳封存层。

所述的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层，是二氧化碳的质量与烟气总质量之比大于60％，小于85％的富含二氧化碳的烟气就地注入二氧化碳封存层。

所述使富含二氧化碳烟气的产生地点，与注入二氧化碳封存层的二氧化碳注入地点，两个地点之间水平距离接近的方法，是使两个地点之间水平距离小于100km的方法。

所述使富含二氧化碳烟气的产生地点，与注入二氧化碳封存层的二氧化碳注入地点，两个地点之间水平距离接近的方法，是使两个地点之间水平距离小于50km的方法。

所述使富含二氧化碳烟气的产生地点，与注入二氧化碳封存层的二氧化碳注入地点，两个地点之间水平距离接近的方法，是使两个地点之间水平距离小于20km的方法。

所述使富含二氧化碳烟气的产生地点，与注入二氧化碳封存层的二氧化碳注入地点，两个地点之间水平距离接近的方法，是使两个地点之间水平距离小于2km的方法。

所述产生的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层的方法，是产生的富含二氧化碳烟气就地注入地面下或海床下盐水层中实现二氧化碳封存的方法。

所述产生的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层的方法，是产生的富含二氧化碳烟气就地注入地面下或海床下的油气田中实现二氧化碳封存，并提高油气采收率的方法。

所述的二氧化碳封存层上方场地，是地面或海面。

所述的富含二氧化碳烟气就地注入二氧化碳封存层的方法，是将富含二氧化碳烟气经由抗腐蚀性设施和管道注入二氧化碳封存层的方法，和/或将富含二氧化碳烟气进行海水洗涤脱除腐蚀性硫氧化物后注入二氧化碳封存层的方法。

所述的将电能对外输送，是通过电力电缆向包括岸上电网，和/或海洋新能源电网输送电能，和/或向位于海洋油气开采设施近旁的油气加工厂输送电能；所述的海洋新能源电网包括海洋风电、光电或潮汐发电设施连接的电网。