一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统

1.本发明涉及海洋新能源利用技术领域，特别涉及一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统。


背景技术：

2.早在20世纪80年代，科学研究揭示，大气二氧化碳增加引发的气候变化进程打乱了地球系统自身的演变节律，甚至威胁人类可持续发展，造成冰川融化、海平面上升、极端天气频发和气温升高影响粮食产量等问题。如何在满足世界对经济增长必需的能源需求的同时，减轻对环境的长期影响，是实现可持续未来的关键问题。其中减少能源生产、传输和使用过程中的温室气体排放是一个重要目标。为达成这一目标，需要控制能源生产、运输和使用过程中的二氧化碳排放，例如采用封存技术。
3.目前，已有众多尝试将前述的二氧化碳封存技术与其他生产活动相结合，陆地二氧化碳封存主要与地热能相结合，然而，由于陆地面积资源宝贵，确保二氧化碳在陆地地层中的长期储存需要详细了解构造地质学，并且后续维护监测地层的费用不菲，因而，未来研究重心可能将由陆地转向深海，在公开号为cn111075525a的专利公开了一种深海碳封存与发电系统，该系统通过对海岸的电厂废气进行余热发电并进行二氧化碳剥离，将剥离出的二氧化碳应用于海底地热布雷顿循环，最终储存于深海封存孔穴，该系统中的波浪发电装置为超临界二氧化碳压缩机提供电力，但整个系统依赖燃煤电厂等排放的废气，且海岸的波浪能资源有限，无法满足未来深海作业需求；公开号为cn114278257a的专利公开了海上油田开采与超临界二氧化碳封存的同步装置与方法，包括海上生产平台、油气开采系统和二氧化碳封存系统，工作时，二氧化碳封存与油气开采同时进行，由于二氧化碳可能通过地层缺口如断层或裂缝溢出，该装置所使用的二氧化碳封存方法对于地层的要求较高。
4.综上所述，现有技术中结合海洋平台的碳封存技术无法利用单纯的清洁可再生能源进行碳封存，因此，研究一种仅利用清洁可再生能源进行碳封存的系统具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，以解决现有的碳封存系统无法仅利用清洁可再生能源进行碳封存的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，包括输碳管、由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳压缩装置连通，所述二氧化碳压缩装置与所述超临界二氧化碳泵送装置连通，所述超临界二氧化碳泵送装置与所述输碳管连通，所述输碳管的出口设于沉积层内；所述超临界二氧化碳泵送装置用于将超临界二氧化碳通过所述输碳管输送至所述沉积层封存。
7.在其中一个实施例中，所述二氧化碳收集装置包括收集筒和振荡水柱；所述振荡水柱与所述收集筒连通，所述收集筒与所述二氧化碳压缩装置连通；所述振荡水柱具有腔
室，所述腔室至少局部位于水内；在海洋波浪的作用下，所述腔室内的气体被压缩并输送至所述收集筒。
8.在其中一个实施例中，所述二氧化碳压缩装置包括第一浮子机构、第一活塞机构和第二活塞机构；所述第一浮子机构的另一端设于所述第一活塞机构内，所述第一活塞机构连通所述第二活塞机构，所述二氧化碳收集装置和所述超临界二氧化碳泵送装置通过所述第二活塞机构连通；在海洋波浪的推动下，所述第一浮子机构带动所述第一活塞机构进行活塞运动，以将所述第一活塞机构内的流体压至所述第二活塞机构；在所述流体的推动下，所述第二活塞机构通过活塞运动以压缩从所述收集筒通入的二氧化碳，并将二氧化碳输送至所述超临界二氧化碳泵送装置。
9.在其中一个实施例中，所述第一浮子机构包括多个半球浮子和多个垂荡浮子，多个所述半球浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周，多个所述垂荡浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周。
10.在其中一个实施例中，所述第一活塞机构包括第一活塞杆和第一活塞缸；所述第一活塞缸与所述第二活塞机构连通；所述第一活塞缸内设有可滑动的第一活塞块，所述第一活塞块与所述第一活塞杆的一端固定连接，所述第一活塞杆的另一端伸出所述第一活塞缸外，所述第一活塞杆的另一端与所述第一浮子机构固定连接。
11.在其中一个实施例中，所述第二活塞机构包括第二活塞杆和第二活塞缸；所述第二活塞缸包括相互不连通的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体的直径大于所述第二缸体的直径；所述第一缸体与所述第一活塞机构连通，所述第一缸体内设有可滑动的第二活塞块，所述第二活塞块与所述第二活塞杆的一端固定连接；所述第二缸体与所述二氧化碳收集装置连通，所述第二缸体内设有可滑动的第三活塞块，所述第三活塞块与所述第二活塞杆的另一端固定连接；在所述流体的驱动下，所述第二活塞杆在所述第一缸体和所述第二缸体内进行活塞运动，以压缩所述第二缸体内的二氧化碳。
12.在其中一个实施例中，所述二氧化碳压缩装置还包括换向机构；所述第一活塞机构与所述换向机构连通，所述换向机构与所述第一缸体的两端均连通，所述换向机构用于控制所述流体在所述第一缸体内的驱动方向。
13.在其中一个实施例中，所述超临界二氧化碳泵送装置包括储存罐、第二浮子机构和第三活塞机构；所述储存罐与所述二氧化碳压缩装置和所述第三活塞机构连通，所述第二浮子机构的另一端设于所述第三活塞机构内，所述第三活塞机构与所述输碳管连通；在海洋波浪的推动下，所述第二浮子机构带动所述第三活塞机构进行活塞运动，并将所述第三活塞机构内的超临界二氧化碳输送至所述输碳管。
14.在其中一个实施例中，所述第三活塞机构包括第三活塞杆、第三活塞缸、连通腔体、第一球型开关阀和第二球型开关阀；所述第三活塞缸包括被间隔的第三缸体和第四缸体，所述第三缸体与所述第四缸体连通；所述第三缸体内设有可滑动的第四活塞块，所述第四活塞块与所述第三活塞杆的一端固定连接，所述第三活塞杆的另一端伸出所述第三缸体外，所述第三活塞杆的另一端与所述第二浮子机构固定连接；所述第三缸体与所述连通腔体连接，所述第一球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第三缸体之间，所述第一球形开关阀用于控制所述第三缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述第四缸体与所述连通腔体连接，所述第二球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第四缸体之间，所述第二球形开关
阀用于控制所述第四缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述连通腔体与所述输碳管连通；所述第三活塞杆用于在所述第三缸体内进行活塞运动，以可选择性地控制所述第一球型开关阀或所述第二球型开关阀的打开，令所述第三缸体的超临界二氧化碳或所述第四缸体的超临界二氧化碳输送至所述连通腔体内。
15.在其中一个实施例中，还包括多个采油管；多个所述采油管均呈环形地绕设于所述输碳管的四周，多个所述采油管与所述输碳管均表面抵接，以将多个所述采油管上的热量传递至所述输碳管。
16.本发明的有益效果如下：
17.由于输碳管和由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置，所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳压缩装置连通，所述二氧化碳压缩装置与所述超临界二氧化碳泵送装置连通，所述超临界二氧化碳泵送装置与所述输碳管连通，所述输碳管的出碳端设于沉积层；所述超临界二氧化碳泵送装置用于配合所述输碳管将超临界二氧化碳运输至所述沉积层进行封存，所以在进行应用时，二氧化碳的碳封存目的，通过所述二氧化碳收集装置收集，收集后的二氧化碳通过所述二氧化碳压缩装置进行压缩，压缩后的二氧化碳通至所述超临界二氧化碳泵送装置使二氧化碳处于超临界状态，并最后通过所述输碳管运输至所述沉积层实现碳封存。
18.并且由于所述二氧化碳收集装置、所述二氧化碳压缩装置以及所述超临界二氧化碳泵送装置均由海洋波浪驱动，可仅用清洁再生的波浪能为二氧化碳的封存提供驱动力，切实解决了现有的碳封存系统无法仅利用清洁可再生能源进行碳封存的问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明优选实施方式提供的整体的结构示意图；
21.图2是本发明优选实施方式提供的二氧化碳压缩装置、二氧化碳收集装置和超临界二氧化碳泵送装置的示意图；
22.图3是本发明优选实施方式提供的二氧化碳压缩装置大样图一a；
23.图4是本发明优选实施方式提供的二氧化碳压缩装置大样图一b；
24.图5是本发明优选实施方式提供的二氧化碳压缩装置大样图二；
25.图6是本发明优选实施方式提供的二氧化碳收集装置大样图；
26.图7是本发明优选实施方式提供的超临界二氧化碳泵送装置大样图。
27.附图标记如下：
28.a、二氧化碳压缩装置；a1、第一浮子机构；a2、第一活塞机构；a3、第二活塞机构；11、垂荡浮子；12、第一活塞缸；13、第一活塞块；14、第一活塞杆；15、第二单向阀；16、第二调压阀；17、第二压力表；18、辅助回能蓄能器；19、第二压力传感器；110、精滤油器；111、齿轮泵；112、粗滤油器；113、第一油箱；114、补油电机；115、第三调压阀；116、第四单向阀；117、第三单向阀；118、第五单向阀；22、第二活塞杆；23、进油管；24、换向机构；25、第二活塞缸；26、第二活塞块；27、行程到位左阀；28、行程到位右阀；29、第一缸体；210、第三活塞块；212、
第二缸体；213、第三油箱；214、第二油箱；215、第六单向阀；216、第四调压阀；217、气体流量计量器；
29.b、二氧化碳收集装置；31、过滤装置；32、第一调压阀；33、第一压力表；35、第一压力传感器；36、第一单向阀；37、消音器；38、振荡水柱；39、收集筒；
30.c、超临界二氧化碳泵送装置；c1、第二浮子机构；c2、第三活塞机构；40、第三活塞缸；41、振荡浮子；42、第四活塞块；43、第一球型开关阀；44、第二球型开关阀；45、半球开关阀；46、第三缸体；47、第四缸体；48、连通腔体；49、输碳管；410、岩层；411、沉积层；412、第三活塞杆；413、逆止阀；414、储油罐；415、储存罐；416、加热站；417、井下安全阀；
31.51、海面；52、采油平台；53、井架；54、半球浮子；55、采油树；56、地面安全阀；57、采油管；58、塔吊。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
33.在碳封存技术领域中，考虑到地球的绝大部分被海洋所覆盖，深海的碳封存是研究重点，然而，现有深海封存的方案存在较多问题，具体有二。
34.一是，现有的深海碳封存方案中的二氧化碳容易泄露，存在封存不可靠的问题。可表现在文献“co2 sequestration in deep sedimentary formations”指出对于咸水层地质封存，地质层深度一般为750米以上，确保地层孔隙压力在7.38mpa的临界压力以上，保证封存的稳定性，但除了上述的二氧化碳“eor(enhanced oil recovery)”外，目前绝大多数二氧化碳封存基本都处于咸水层中，然而根据文献“prediction of co2 leakage during sequestration into marine sedimentary strata”和“co2 storage in geological media:role,means,status and barriers to deployment”所述，由于地层中的温度足够高，致使二氧化碳处于超临界流体状态，其密度小于岩石孔隙中流体的密度。在不同的压力、温度、深度和流速条件下，水合物可能上浮或下沉，导致二氧化碳受到浮力影响而变得不稳定，二氧化碳容易上浮；以及公开号为cn114278257a的专利公开了海上油田开采与超临界二氧化碳封存的同步装置与方法，包括海上生产平台、油气开采系统和二氧化碳封存系统，工作时，二氧化碳封存与油气开采同时进行。由于二氧化碳可能通过地层缺口如断层或裂缝溢出，该装置所使用的二氧化碳封存方法对于地层的要求较高，多篇文献或技术均存在类似的问题，即二氧化碳封存在咸水层或封存在断层时，二氧化碳容易从中泄露，导致重回大气，无法实现有效的碳封存目的。
35.二是，现有的深海碳封存方案无法通过清洁可再生能源进行封存，封存二氧化碳时依然需要浪费多种不可再生能源。可表现在公开号为cn111075525a的专利公开了一种深海碳封存与发电系统，该系统通过对海岸的电厂废气进行余热发电并进行二氧化碳剥离，将剥离出的二氧化碳应用于海底地热布雷顿循环，最终储存于深海封存孔穴，该系统中的波浪发电装置为超临界二氧化碳压缩机提供电力，但整个系统依赖燃煤电厂等排放的废气，无法满足未来深海作业需求，即现有技术无法通过清洁可再生能源进行封存。
36.因此，为解决上述问题，本方案提供一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，包括输碳管和由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临
界二氧化碳泵送装置，核心思路在于利用波浪能这一清洁可再生的能源进行碳封存，即通过波浪能驱动二氧化碳收集装置收集二氧化碳，收集后的二氧化碳通过波浪能驱动的二氧化碳压缩装置进行压缩，压缩后的二氧化碳通至波浪能驱动的超临界二氧化碳泵送装置使二氧化碳处于超临界状态，并最后通过输碳管运输至沉积层实现碳封存，解决了现有技术中无法通过清洁可再生能源实现碳封存的问题，同时也解决了碳容易泄露的问题。
37.请参照图1至图7，下文将其应用于海上采油平台52的优选实施例对本方案进行阐述。
38.在本技术的实施例中，如图1所示，采油平台52上安装有二氧化碳封存系统和油气开采系统，二氧化碳封存系统的输碳管49以及油气开采系统的采油管57均垂直向海底布置，两管的顶部连接在采油平台52上；采油平台52四周的海面51上漂浮布置有二氧化碳封存系统的组成装置，其装置的顶端均连接在采油平台52上，通过这样的设置，利用波浪能进行碳封存的系统可结合海上采油平台52进行利用，既可以显著降低二氧化碳的排放，又可以消减海洋平台周围的波浪，提供一个稳定的作业环境从而提高生产平台的服务年限。
39.在本技术的实施例中，如图2和图6所示，二氧化碳封存系统包括输碳管49、由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置b、二氧化碳压缩装置a以及超临界二氧化碳泵送装置c，二氧化碳收集装置b与二氧化碳压缩装置a连通，二氧化碳压缩装置a与超临界二氧化碳泵送装置c连通，超临界二氧化碳泵送装置c与输碳管49连通，输碳管49的出碳端设于沉积层411，通过这样的设置，二氧化碳封存过程中，二氧化碳由波浪能驱动的二氧化碳收集装置b收集，二氧化碳由波浪能驱动的二氧化碳压缩装置a转化成高压二氧化碳，然后将高压二氧化碳运输至超临界二氧化碳泵送装置c，并通过超临界二氧化碳泵送装置c将超临界二氧化碳通过输送管运输至可靠程度较高的沉积层411，以完成二氧化碳的封存，减少后续维护成本，且利用清洁波浪能能源减少二氧化碳的排放，降低二氧化碳封存成本，解决了现有技术需要使用不可再生的能源完成碳封存的问题，以及封存不可靠的问题。
40.在本技术的实施例中，有关上述的波浪能驱动的二氧化碳收集装置b，请参照图2和图6，二氧化碳收集装置b包括收集筒39和振荡水柱38，振荡水柱38与收集筒39连通，收集筒39与二氧化碳压缩装置a连通；振荡水柱38具有腔室，腔室至少局部位于水内，在海洋波浪的作用下，振荡水柱38将腔室内的气体压缩并输送至收集筒39，通过这样的设置，二氧化碳收集装置b可在波浪能的驱动下实现二氧化碳的收集。
41.需要指出的是，振荡水柱38是一种利用波浪运动产生的机械能，通过振荡水柱38将机械能转化为气压能的装置。在以往的波浪能发电装置中，振荡水柱38是通过波浪的作用，使得水柱在垂直方向上发生振荡产出气压能，从而产生气动能，气动能通过发电机转化为电能，并存储在能量存储装置中以备后续使用，是为本领域技术人员所公知的技术。本发明直接利用振荡水柱38产生的气压能收集二氧化碳，避免气压能转换为电能过程中的能量损失。
42.在本技术的一些实施例中，为了实现二氧化碳收集后的过滤提纯功能，如图2和图6所示，二氧化碳收集装置b还包括有过滤装置31，过滤装置31设置于收集筒39和振荡水柱38之间，过滤装置31与收集筒39和振荡水柱38连通，过滤提纯其中的二氧化碳。
43.在本技术的一些实施例中，为了实现二氧化碳的初步压缩功能，如图6所示，二氧化碳收集装置b还包括有第一调压阀32，第一调压阀32设置于收集筒39和振荡水柱38之间，
第一调压阀32与收集筒39和振荡水柱38连通，可对二氧化碳进行初步加压并储存于收集筒39内。
44.在本技术的一些实施例中，为了实现二氧化碳的压力检测功能，如图2和图6所示，二氧化碳收集装置b还包括有第一压力表33和第一压力传感器35，第一压力表33和第一压力传感器35与收集筒39的排气阀口连通，可检测收集筒39的二氧化碳的压强情况，过高的压力通过将多余的二氧化碳通过排气阀口的第一单向阀36和消音器37排至大气。
45.在本技术的实施例中，有关上述的波浪能驱动的二氧化碳压缩装置a，请参照图2至图5，二氧化碳压缩装置a包括第一浮子机构a1、第一活塞机构a2和第二活塞机构a3；第一浮子机构a1的一端设于水面，第一浮子机构a1的另一端设于第一活塞机构a2内，第一活塞机构a2通过进油管23、第二单向阀15和第二调压阀16连通第二活塞机构a3，第二活塞机构a3连通二氧化碳收集装置b和超临界二氧化碳泵送装置c；在海洋波浪的推动下，第一浮子机构a1带动第一活塞机构a2进行活塞运动，以将第一活塞机构a2内的流体压至第二活塞机构a3；在流体的推动下，第二活塞机构a3通过活塞运动以压缩从收集筒39通入的二氧化碳，并将二氧化碳输送至超临界二氧化碳泵送装置c，通过这样的设置，二氧化碳压缩装置a均可采用波浪能这一清洁可再生能源实现对二氧化碳的压缩。
46.在本技术的实施例中，对于第一浮子机构a1而言，如图2至图5所示，浮子机构绕输碳管49环形布置在海面51上，第一浮子机构a1随着波浪上下运动，从而带动第一活塞机构a2进行活塞运动，将波浪能转换为机械能。
47.在本技术的一些实施例中，第一浮子机构a1包括但不限于半球浮子和垂荡浮子11，多个半球浮子54和多个垂荡浮子11均呈环形地绕设于输碳管49的外周，本领域技术人员可根据自身实际需求进行选择。
48.其中，半球状以适应波浪方向不确定性并提高发电能力。
49.在本技术的实施例中，对于第一活塞机构a2而言，如图2至图5所示，第一活塞机构a2包括第一活塞杆14和第一活塞缸12；第一活塞缸12与第二活塞机构a3连通；第一活塞缸12内设有可滑动的第一活塞块13，第一活塞块13与第一活塞杆14的一端固定连接，第一活塞杆14的另一端伸出第一活塞缸12，第一活塞杆14的另一端与第一浮子机构a1固定连接；第一活塞杆14用于在第一活塞缸12内进行活塞运功，并将流体压至第二活塞机构a3，通过这样的设置，第一活塞杆14在第一浮子机构a1的推动下，进行活塞运动，将第一活塞缸12内的流体压至第二活塞机构a3内，实现机械能与压力能的转化。
50.在本技术的一些实施例中，为了实现第一活塞机构a2的补油功能，如图2至图5所示，补油回路连通至第一活塞缸12，保证补油回路随时可以向第一活塞缸12进行补油，以避免液压传动系统发生振动、爬行和噪音等不良现象。
51.其中，补油回路的工作原理，当第二压力传感器19测出压力低于液压系统正常工作压力时，启动补油电机114带动齿轮泵111工作补油，第一油箱113中的液压油经过粗滤油器112和精滤油器110输送至第一活塞缸12中，在此途中，还经过第五单向阀118，并且补油电机114可通过第三调压阀115第三单向阀117或第四单向阀116向进油管23补油。当补油压力达到液压系统正常工作压力时，停止补油；补油回路中的辅助回能蓄能器18一方面起到补充油液的作用，使补油管路保持一定的压力，从而防止杂质或空气渗入；同时还可以吸收液压系统中油液的震动，减缓爬行等现象的同时还可减少噪音，第二压力传感器19主要起
到压力保护的作用，第二压力表17显示压力传感器测得的压力数值。
52.在本技术的实施例中，对于第二活塞机构a3而言，如图2至图5所示，第二活塞机构a3包括第二活塞杆22和第二活塞缸25；第二活塞缸25包括相互不连通的第一缸体29和第二缸体212，第一缸体29的直径大于第二缸体212的直径；第一缸体29与第一活塞机构a2连通，第一缸体内设有可滑动的第二活塞块26，第二活塞块26与第二活塞杆22的一端固定连接；第二缸体212与二氧化碳收集装置b连通，第二缸体212内设有可滑动的第三活塞块210，第三活塞块210与第二活塞杆22的另一端固定连接；在流体的驱动下，第二活塞杆22用于在第一缸体29和第二缸体212内进行活塞运动，以压缩第二缸体212内的二氧化碳，通过这样的设置，从第一活塞机构a2压入的流体，驱动第一缸体29内的第二活塞杆22进行活塞运动，以压缩第二缸体212内二氧化碳，使二氧化碳由低压状态转变成高压状态，输送至超临界二氧化碳泵送装置c内的高温环境中，转变成液态。
53.需要指出的是，第一缸体29的两端分别设有行程到位左阀27和行程到位右阀28，第二缸体212与超临界二氧化碳泵送装置c间连通有第四调压阀216，第四调压阀216用于将第二缸体212内压缩后的二氧化碳排至超临界二氧化碳泵送装置c。
54.在本技术的一些实施例中，为了实现第二活塞机构a3可自动完成活塞运动的目的，如图2至图5所示，二氧化碳压缩装置a还包括换向机构24；第一活塞机构a2与换向机构24连通，换向机构24与第一缸体29的两端均连通，换向机构24用于控制流体在第一缸体29内的驱动方向，通过这样的设置，从第一活塞机构a2通入的流体可通过换向机构24控制进入第一缸体29的方向，譬如，先进入第一缸体29有杆段，推动第二活塞左移，当第二活塞接触到行程到位左阀27后，换向机构24进行换向，液压油则进入第一缸体29无杆段，推动第三活塞向右移并对第二缸体212中的二氧化碳气体进行加压，而第一缸体29有杆段液压油排入第二油箱214，当第二活塞接触到行程到位右阀28后，换向机构24再次换向，循环往复对第二缸体212进行多次加压，同时，驱动第一缸体29无杆段内的液压油经换向机构24排入第三油箱213，当压力达到所需要求时，第二缸体212内经多次压缩后的二氧化碳通过第四调压阀216排出，随后通过出气第六单向阀215后输送至超临界二氧化碳泵送装置c。
55.在本技术的一些实施例中，第二缸体212与收集筒39间设有气体流量计量器217，以控制单次向第二缸体212输送二氧化碳的质量流量，每次输送一定量二氧化碳后，随后向第二缸体212输送二氧化碳的入口关闭，直至第二缸体212内的二氧化碳经压缩后压力达到需求(通过第二压力表17显示可知)，高压二氧化碳运输至储存罐415，向第二缸体212输送二氧化碳的入口打开，重复向第二缸体212内输送定量二氧化碳。
56.需要指出的是，上述的流体包括但不限于液压油，本领域技术人员可根据自身实际情况进行选择。
57.在进行应用时，当第一浮子机构a1向上运动时，驱动第一活塞机构a2内的液压油由于压力通过第二单向阀15及第二调压阀16后进入进油管23；当垂荡浮子11向下运动时，驱动油缸有杆腔12内的液压油由于压力通过第四单向阀117及第二调压阀115后进入进油管23随后进入第二活塞机构a3的第一缸体29内进行活塞运动，以实现对第二缸体212内的二氧化碳的压缩。
58.在本技术的实施例中，有关上述的波浪能驱动的超临界二氧化碳泵送装置c，请参照图7，超临界二氧化碳泵送装置c包括储存罐415、第二浮子机构c1、第三活塞机构c2；储存
罐415与第三活塞机构c2通过进液管连通，储存罐415与第二活塞机构a3通过进液管连通，第二浮子机构c1的一端设于水面，第二浮子机构c1的另一端设于第三活塞机构c2内，第三活塞机构c2与输碳管49连通；在海洋波浪的推动下，第二浮子机构c1带动第三活塞机构c2进行活塞运动，并将第三活塞机构c2内的超临界二氧化碳输送至输碳管49，通过这样的设置，波浪能驱动的超临界二氧化碳可通过超临界二氧化碳泵送装置c泵送至输碳管49，通过输碳管49输送至深海中较为稳定的沉积层411。
59.在本技术的实施例中，对于储存罐415而言，如图7所示，储存罐415设有加热站416，以保证超临界二氧化碳储存罐415内部温度维持在40℃以上。
60.需要指出的是，储存罐415出口处设置有滤嘴以过滤其他杂质(如水)；超临界二氧化碳会破坏人造橡胶密封材料，因此使用高硬度(》90)的人造橡胶来密封。
61.在本技术的实施例中，对于第二浮子机构c1而言，如图7所示，第二浮子机构c1包括但不限于振荡浮子41，本领域技术人员可根据自身实际需求进行选择。
62.在本技术的实施例中，对于第三活塞机构c2而言，如图7所示，第三活塞机构c2包括第三活塞杆412、第三活塞缸40、连通腔体48、第一球型开关阀43和第二球型开关阀44；第三活塞缸40包括通过隔板分隔的第三缸体46和第四缸体47，第三缸体46与第四缸体47连通；第三缸体46内设有可滑动的第四活塞块42，第四活塞块42与第三活塞杆412的一端固定连接，第三活塞杆412的另一端伸出第三缸体46，第三活塞杆412的另一端固定连接第二浮子机构c1；第三缸体46与连通腔体48连接，第一球形开关阀43设置于连通腔体48与第三缸体46之间，第一球形开关阀43用于控制第三缸体46与连通腔体48的连通和断开；第四缸体47与连通腔体48连接，第二球形开关阀44设置于连通腔体48与第四缸体47之间，第二球形开关阀44用于控制第四缸体47与连通腔体48的连通和断开；连通腔体48与输碳管49连通；第三活塞杆412用于在第三缸体46内进行活塞运动，以可选择性地控制第一球型开关阀43或第二球型开关阀44的打开，令第三缸体46的超临界二氧化碳或第四缸体47的超临界二氧化碳通至连通腔体48内，通过这样的设置，当第二浮子机构c1从波峰过渡至波谷时，第三活塞杆412带动第四活塞块42下移，此时第一球型开关阀43由于吸力打开，第二球型开关阀44由于压力关闭，半球开关阀45左口关闭，右口打开，超临界二氧化碳从储存罐415流出(第三缸体46和第四缸体47已充满超临界二氧化碳)，通过进液管进入第三缸体46，同时在第四活塞块42的推动下第四缸体47内的超临界二氧化碳经半球开关阀45右口流出，再通过输送管运输至深海中的沉积层411封存。
63.需要说明的是，输送管49管道材质为碳钢，底部设置有逆止阀413，防止超临界二氧化碳回流。
64.在本技术的实施例中，请参照图1，油气开采系统包括半潜式钻井采油平台52、井架53、塔吊58、采油树55、采油管57和储油罐414，储油罐414布置在半潜式钻井采油平台52上，井架53支撑采油平台52的稳定性，采油管57竖向布置，采油管57的底部末端深入海底岩层410，采油管57顶部连接到平台底部并接通到储油罐414，采油管57上部与储油罐414连接处设置有分离器以进行油气水分离，通过这样的布置，油气开采系统可以顺利进行开采。
65.在本技术的一些实施例中，采油树55由套管四通、套管闸门、油管头、油管四通、总闸门、生产闸门、清蜡闸门及其所属附件组成。
66.在本技术的一些实施例中，多个采油管57绕输碳管49环形阵列布置，多个采油管
57与输碳管49均表面抵接，以将多个采油管57的热量输送至输碳管49，以保持输碳管49的温度，使二氧化碳能保持超临界态。
67.另外，平台设置有地面安全阀56，地面安全阀56是随控制压力减少自动关闭且当控制压力恢复时自动打开的安全保护装置；距离海面100m左右采油管57中设置有井下安全阀417，井下安全阀417根据液压活塞原理操作，阀门由井口控制盘供给液压开启，只要有一定的液压存在，阀门便保持打开状态，关闭方式可遥控促动，也可在井口控制盘上手动操作，采油管57从岩层410通过采油管57从岩层410向上运输至石油储存罐415，温度较高的石油也可以为超临界二氧化碳提供合适的温度条件。
68.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，其特征在于，包括输碳管、由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；所述二氧化碳收集装置与所述二氧化碳压缩装置连通，所述二氧化碳压缩装置与所述超临界二氧化碳泵送装置连通，所述超临界二氧化碳泵送装置与所述输碳管连通，所述输碳管的出口设于沉积层内；所述超临界二氧化碳泵送装置用于将超临界二氧化碳通过所述输碳管输送至所述沉积层封存。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳收集装置包括收集筒和振荡水柱；所述振荡水柱与所述收集筒连通，所述收集筒与所述二氧化碳压缩装置连通；所述振荡水柱具有腔室，所述腔室至少局部位于水内；在海洋波浪的作用下，所述腔室内的气体被压缩并输送至所述收集筒。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳压缩装置包括第一浮子机构、第一活塞机构和第二活塞机构；所述第一浮子机构的另一端设于所述第一活塞机构内，所述第一活塞机构连通所述第二活塞机构，所述二氧化碳收集装置和所述超临界二氧化碳泵送装置通过所述第二活塞机构连通；在海洋波浪的推动下，所述第一浮子机构带动所述第一活塞机构进行活塞运动，以将所述第一活塞机构内的流体压至所述第二活塞机构；在所述流体的推动下，所述第二活塞机构通过活塞运动以压缩从所述收集筒通入的二氧化碳，并将二氧化碳输送至所述超临界二氧化碳泵送装置。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一浮子机构包括多个半球浮子和多个垂荡浮子，多个所述半球浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周，多个所述垂荡浮子均呈环形地绕设于所述输碳管的外周。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一活塞机构包括第一活塞杆和第一活塞缸；所述第一活塞缸与所述第二活塞机构连通；所述第一活塞缸内设有可滑动的第一活塞块，所述第一活塞块与所述第一活塞杆的一端固定连接，所述第一活塞杆的另一端伸出所述第一活塞缸外，所述第一活塞杆的另一端与所述第一浮子机构固定连接。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二活塞机构包括第二活塞杆和第二活塞缸；所述第二活塞缸包括相互不连通的第一缸体和第二缸体，所述第一缸体的直径大于所述第二缸体的直径；所述第一缸体与所述第一活塞机构连通，所述第一缸体内设有可滑动的第二活塞块，所述第二活塞块与所述第二活塞杆的一端固定连接；所述第二缸体与所述二氧化碳收集装置连通，所述第二缸体内设有可滑动的第三活塞块，所述第三活塞块与所述第二活塞杆的另一端固定连接；
在所述流体的驱动下，所述第二活塞杆在所述第一缸体和所述第二缸体内进行活塞运动，以压缩所述第二缸体内的二氧化碳。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳压缩装置还包括换向机构；所述第一活塞机构与所述换向机构连通，所述换向机构与所述第一缸体的两端均连通，所述换向机构用于控制所述流体在所述第一缸体内的驱动方向。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳泵送装置包括储存罐、第二浮子机构和第三活塞机构；所述储存罐与所述二氧化碳压缩装置和所述第三活塞机构连通，所述第二浮子机构的另一端设于所述第三活塞机构内，所述第三活塞机构与所述输碳管连通；在海洋波浪的推动下，所述第二浮子机构带动所述第三活塞机构进行活塞运动，并将所述第三活塞机构内的超临界二氧化碳输送至所述输碳管。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第三活塞机构包括第三活塞杆、第三活塞缸、连通腔体、第一球型开关阀和第二球型开关阀；所述第三活塞缸包括被间隔的第三缸体和第四缸体，所述第三缸体与所述第四缸体连通；所述第三缸体内设有可滑动的第四活塞块，所述第四活塞块与所述第三活塞杆的一端固定连接，所述第三活塞杆的另一端伸出所述第三缸体外，所述第三活塞杆的另一端与所述第二浮子机构固定连接；所述第三缸体与所述连通腔体连接，所述第一球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第三缸体之间，所述第一球形开关阀用于控制所述第三缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述第四缸体与所述连通腔体连接，所述第二球形开关阀设置于所述连通腔体与所述第四缸体之间，所述第二球形开关阀用于控制所述第四缸体与所述连通腔体的连通和断开；所述连通腔体与所述输碳管连通；所述第三活塞杆用于在所述第三缸体内进行活塞运动，以可选择性地控制所述第一球型开关阀或所述第二球型开关阀的打开，令所述第三缸体的超临界二氧化碳或所述第四缸体的超临界二氧化碳输送至所述连通腔体内。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括多个采油管；多个所述采油管均呈环形地绕设于所述输碳管的四周，多个所述采油管与所述输碳管均表面抵接，以将多个所述采油管上的热量传递至所述输碳管。

技术总结
本发明涉及海洋新能源利用技术领域，特别公开了一种波浪能利用与二氧化碳封存技术相结合的系统，包括输碳管和由海洋波浪驱动的二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置；二氧化碳收集装置与二氧化碳压缩装置连通，二氧化碳压缩装置与超临界二氧化碳泵送装置连通，超临界二氧化碳泵送装置与输碳管连通，输碳管的出碳端设于沉积层；超临界二氧化碳泵送装置用于配合输碳管将超临界二氧化碳运输至沉积层进行封存。由海洋波浪驱动二氧化碳收集装置、二氧化碳压缩装置以及超临界二氧化碳泵送装置相互配合完成碳封存，可清洁再生的波浪能为二氧化碳封存提供驱动力，解决现有技术无法利用清洁可再生能源进行碳封存问题。碳封存问题。碳封存问题。


技术研发人员：陈文创 黄振海
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/7/4