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煤层地下气化腔粉煤灰矿化封存CO2研究OA

Study on CO2 sequestration via fly ash mineralization in underground coal gasification cavities

中文摘要英文摘要

为应对全球碳排放与工业固废处理的双重挑战,本文提出一种基于煤层地下气化(UCG)废弃空腔与粉煤灰矿化封存相结合的"碳封存-固废处置-废弃空腔利用"三位一体工程方案.采用CMG-STARS软件构建三维三相五组分耦合模型,模拟粉煤灰浆体注入与CO₂注入过程中的热力学与矿化反应行为,重点分析不同CO₂注入速率对温度场演化及封存效率的影响.研究结果表明:提高CO₂注入速率可显著增强矿化反应强度与空间均匀性,将速率从20000 m³/d提升至60000 m³/d,相同总注入量的矿化封存效率提高约15%;注入的低温CO₂引起初期降温,但矿化放热效应逐步逆转该趋势,使温度最终稳定在250℃左右.本研究为发展"碳封存-固废处置-废弃空腔利用"三位一体的工程技术提供了理论依据与参数优化策略.

To address the dual challenges of global carbon emissions and industrial solid waste disposal,this study proposes an integrated"carbon sequestration-solid waste disposal-abandoned cavity utilization"three-in-one engineering scheme.This scheme combines abandoned cavities from Underground Coal Gasification(UCG)with fly ash mineralization for CO2 sequestration.Using CMG-STARS software,a 3D,three-phase,five-component coupled model was developed to simulate the thermodynamic and mineralization behaviors during the injection of fly ash slurry and CO2.The study focused on the effects of different CO2 injection rates on temperature field evolution and sequestration efficiency.The results indicate that increasing the CO2 injection rate significantly enhances the intensity and spatial uniformity of the mineralization reaction.For the same total injection volume,increasing the rate from 20000 m3/d to 60000 m3/d improves the sequestration efficiency by approximately 15%.While the injection of low-temperature CO2 initially causes a cooling effect,the exothermic nature of the mineralization reaction gradually reverses this trend,stabilizing the temperature at approximately 250℃.This study provides a theoretical basis and parameter optimization strategies for the development of this integrated engineering technology.

李鑫;陈晨;马英瑞;张山岭;姜升;程腾飞;李宏达

吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026中国石化胜利油田分公司技术检测中心,山东 东营 257000||胜利石油管理局博士后科研工作站,山东 东营 257000吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026吉林大学建设工程学院,吉林 长春 130026||吉林大学深部探测与成像全国重点实验室,吉林 长春 130026

天文与地球科学

CO2矿化封存粉煤灰碳封存煤层地下气化腔注入速率固废利用数值模拟

CO2 mineralization sequestrationfly ashcarbon sequestrationunderground coal gasification cavityinjection ratesolid waste utilizationnumerical simulation

《钻探工程》 2026 (1)

31-36,6

国家自然科学基金面上项目"热岩裸眼水平井采热周期内井壁力学行为及其对取热的影响"(编号:42272364)

10.12143/j.ztgc.2026.01.005

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