王双明院士：“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径与技术难题探索( 二 ) 本文转自：全国能源信息平台

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煤层采空区碎裂岩体CO2封存技术示意

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“回”形充填构筑CO2地下封存空间
煤层采空区碎裂岩体CO2封存技术关键技术难题：煤层采后CO2盖层封闭性评价、CO2封存空间构筑、扰动空间探测与CO2封存潜力评价、CO2充注调控与封存效果监测及评估。

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煤层采空区碎裂岩体CO2封存技术难题2煤地下气化空间CO2封存技术
封存理念：煤炭地下气化是未来深部煤炭开采的重要方式之一。气化炉在气化后会形成体积可观的地下空间，可作为封存CO2场地。在煤炭进入地下气化阶段，随着O2的不断注入，煤炭发生可控燃烧，固态煤炭不断转化成为H2、CO、CO2及烃类气体等气态物质从生产孔排出，地下空腔随气化进程不断增大。在气化形成的空间内会有部分顶板垮落形成的碎石，顶板高温和冒裂形成的缝隙、煤炭气化残留的飞灰以及部分未完全气化的残碳等物质。研究在此基础上提出利用UCG后的地下空间结构和物质实现CO2的地质封存目标。

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煤地下气化空间 CO2封存模式示意利用UCG地下空间封存CO2主要分为4个关键阶段，即选址阶段、气化阶段、封存注入阶段和封存后的监测与评价阶段。

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气化灰渣CO2化学吸附封存原理（以Ca2+为例）
技术途径：本研究所提的CO2封存模式是指综合利用UCG形成的地下空间和残余物质实现的一种以化学封存（永久封存）为主，兼用物理封存。化学封存主要是利用气化灰渣（也可利用发电厂的粉煤灰）中大量的碱土金属氧化物水化后的金属阳离子，与CO2溶于水形成的碳酸根离子发生碳酸化反应，生成可用于永久封存的碳酸盐类物质；物理封存是利用UCG形成的空腔和上覆岩体垮落物等形成的空隙吸附CO2 。

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煤地下气化空间CO2封存技术流程及关键问题
利用UCG地下空间进行CO2地质封存包含4个关键技术难题：UCG气化选址与水平隔离墙构筑、气化空间探测与封存能力评价、CO2注入封存与调控技术、CO2封存效果监测与评价。
3煤原位热解半焦CO2封存技术
封存理念：煤的原位热解作为一种清洁低碳的煤炭开采形式，现主要以富油煤为对象，通过热解方式在原位地层最大限度提取煤中油气资源，并将热解半焦留存地下。富油煤热解后形成发达的孔缝结构空间，大量热解产物产出使半焦总体形成以中孔和大孔为主的孔隙结构。随着温度升高，煤中裂隙急剧产生，形成大量平行层理、蜂窝状、雁列状裂隙网络，这使得煤体的渗透性大幅提高， CO2注入阻力降低。