Carbon dioxide pipeline transportation technology is the link between carbon dioxide capture technology and utilization technology. It connects the origin and storage places. It can continuously transport carbon dioxide with high economic benefits and high cost performance,which is in line with the criteria of sustainable development. Among them,supercritical transportation is the main way of carbon dioxide pipeline transportation in the future. This paper systematically and concretely introduces the development of CO2 pipeline transportation from four aspects: the principle of pipeline transportation,the current situation of CO2 pipeline transportation technology at home and abroad,the research on safe transportation control technology of CO2 pipeline at home and abroad and the typical CO2 pipeline transportation demonstration project,and puts forward the trend prospect of future development.
Lu Shijian, Zhang Juanjuan, Yang Fei, Wang Feng, Liu Miaomiao, Yuping Gon, Fan Zhenning, Fang Qinqin, Li Qingfang, Chen Hongfu. Progress and future development trend of CO2 pipeline transportation technology. Journal of nanjing University[J], 2022, 58(6): 944-952 doi:10.13232/j.cnki.jnju.2022.06.002
据Jiang et al［6］基于1.5 ℃情景下的预测，与2020年相比，2050年需减少近10 Gt年均CO2排放量，采用的措施包括大幅削减煤炭等传统能源使用，大力发展核能、风能等清洁能源，同时加速化石燃料附加CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）技术.CCUS技术具有减少整体减排成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力［7］，成为当前碳减排主要途径之一，也是2060实现碳中和的兜底技术.
IEA（International Energy Agency）指出，CCUS技术是实现减排目标中唯一既能直接减少关键领域碳排放，又能降低已有CO2浓度以平衡无法避免的碳排放的技术［8］.据IPCC（Intergo⁃vernmental Panel on Climate Change）根据不同情境预测，若2030年CO2减排量不能达到41%以上，则CCUS技术将成为保障1.5 ℃的主要力量［9］.国际能源署进一步分析得到，在可持续发展情景下，到2070年，CCUS将占据CO2年减排贡献的19.2%，累积碳减排贡献的15%［10］.大规模、低成本、商业化将是CCUS工程未来发展趋势.
管道泄露包括小孔泄漏和全尺寸断裂，由于通过管道运输的CO2都是高压高浓度的，一旦发生泄露对四周的生态和居民都有严重的影响.CO2燃烧后捕集提纯的二氧化碳流一般包含杂质，其中SO x，NO x，O2，CO，H2S和H2O等对管道中CO2的临界压力和临界温度会产生影响［20］.如果存在自由水相，水相和高浓度的酸会生成碳酸，对管道的腐蚀性特别强，可达到1~40 mm·a-1［21］.若有O2，SO x 或NO x 的存在，则必须避免运输管道中其他有可能与其反应产生腐蚀物的杂质的存在［22］.
3.1 国外管道输送安全技术研究
由表3可知近年国外管道输送安全技术的研究状况.此外，Zhou et al［20］通过在实验室模拟CO2在管道运输时的流动情况建立数学模型，通过对管道压力和泄漏流量的分析可以得出CO2超临界输送的裂缝泄露规律.Cui et al［29］提出研究CO2管道泄漏检测的低频声发射传感器，该装置利用CO2泄露后在管道中的流动和流量不同，通过不同频率的声波频率可以定位泄漏源的位置，判断泄漏点的大小和距离.Malgorzata et al［30］通过实验证明需要动态测试系统，该系统具有杂质更新和溶解杂质浓度的连续分析，以便有把握地确定可接受的二氧化碳规格.Sim et al［31］提出三种解决方法可以减缓管道腐蚀：使用咪唑啉类缓蚀剂减缓在役管线腐蚀；使用碳酸铁作为管道内部涂层；使用耐腐蚀的合金作为管道线的材料.
A comprehensive study of the effect of chemical impurities on selection and sizing of centrifugal machines for supercritical carbon dioxide transport pipelines
CuiX W, YanY, MaX F,et al. Localization of CO2 leakage from transportation pipelines through low frequency acoustic emission detection.Sensors and Actuators A：Physical,2016(237)：107-118.
Energy transition,CO2 mitigation,and air pollutant emission reduction：Scenario analysis
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2019
... 据Jiang et al［6］基于1.5 ℃情景下的预测，与2020年相比，2050年需减少近10 Gt年均CO2排放量，采用的措施包括大幅削减煤炭等传统能源使用，大力发展核能、风能等清洁能源，同时加速化石燃料附加CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）技术.CCUS技术具有减少整体减排成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力［7］，成为当前碳减排主要途径之一，也是2060实现碳中和的兜底技术. ...
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2005
... 据Jiang et al［6］基于1.5 ℃情景下的预测，与2020年相比，2050年需减少近10 Gt年均CO2排放量，采用的措施包括大幅削减煤炭等传统能源使用，大力发展核能、风能等清洁能源，同时加速化石燃料附加CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）技术.CCUS技术具有减少整体减排成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力［7］，成为当前碳减排主要途径之一，也是2060实现碳中和的兜底技术. ...
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... IEA（International Energy Agency）指出，CCUS技术是实现减排目标中唯一既能直接减少关键领域碳排放，又能降低已有CO2浓度以平衡无法避免的碳排放的技术［8］.据IPCC（Intergo⁃vernmental Panel on Climate Change）根据不同情境预测，若2030年CO2减排量不能达到41%以上，则CCUS技术将成为保障1.5 ℃的主要力量［9］.国际能源署进一步分析得到，在可持续发展情景下，到2070年，CCUS将占据CO2年减排贡献的19.2%，累积碳减排贡献的15%［10］.大规模、低成本、商业化将是CCUS工程未来发展趋势. ...
Summary for Policymakers,19 IPCC reports
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... IEA（International Energy Agency）指出，CCUS技术是实现减排目标中唯一既能直接减少关键领域碳排放，又能降低已有CO2浓度以平衡无法避免的碳排放的技术［8］.据IPCC（Intergo⁃vernmental Panel on Climate Change）根据不同情境预测，若2030年CO2减排量不能达到41%以上，则CCUS技术将成为保障1.5 ℃的主要力量［9］.国际能源署进一步分析得到，在可持续发展情景下，到2070年，CCUS将占据CO2年减排贡献的19.2%，累积碳减排贡献的15%［10］.大规模、低成本、商业化将是CCUS工程未来发展趋势. ...
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2020
... IEA（International Energy Agency）指出，CCUS技术是实现减排目标中唯一既能直接减少关键领域碳排放，又能降低已有CO2浓度以平衡无法避免的碳排放的技术［8］.据IPCC（Intergo⁃vernmental Panel on Climate Change）根据不同情境预测，若2030年CO2减排量不能达到41%以上，则CCUS技术将成为保障1.5 ℃的主要力量［9］.国际能源署进一步分析得到，在可持续发展情景下，到2070年，CCUS将占据CO2年减排贡献的19.2%，累积碳减排贡献的15%［10］.大规模、低成本、商业化将是CCUS工程未来发展趋势. ...
A comprehensive study of the effect of chemical impurities on selection and sizing of centrifugal machines for supercritical carbon dioxide transport pipelines
... Related data of major CO2 long⁃distance transport pipelines in the world （after ref.[19]） ...
Numerical investigation of the leakage flow from a pressurized CO2 pipeline
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2014
... 管道泄露包括小孔泄漏和全尺寸断裂，由于通过管道运输的CO2都是高压高浓度的，一旦发生泄露对四周的生态和居民都有严重的影响.CO2燃烧后捕集提纯的二氧化碳流一般包含杂质，其中SO x，NO x，O2，CO，H2S和H2O等对管道中CO2的临界压力和临界温度会产生影响［20］.如果存在自由水相，水相和高浓度的酸会生成碳酸，对管道的腐蚀性特别强，可达到1~40 mm·a-1［21］.若有O2，SO x 或NO x 的存在，则必须避免运输管道中其他有可能与其反应产生腐蚀物的杂质的存在［22］. ...
... 由表3可知近年国外管道输送安全技术的研究状况.此外，Zhou et al［20］通过在实验室模拟CO2在管道运输时的流动情况建立数学模型，通过对管道压力和泄漏流量的分析可以得出CO2超临界输送的裂缝泄露规律.Cui et al［29］提出研究CO2管道泄漏检测的低频声发射传感器，该装置利用CO2泄露后在管道中的流动和流量不同，通过不同频率的声波频率可以定位泄漏源的位置，判断泄漏点的大小和距离.Malgorzata et al［30］通过实验证明需要动态测试系统，该系统具有杂质更新和溶解杂质浓度的连续分析，以便有把握地确定可接受的二氧化碳规格.Sim et al［31］提出三种解决方法可以减缓管道腐蚀：使用咪唑啉类缓蚀剂减缓在役管线腐蚀；使用碳酸铁作为管道内部涂层；使用耐腐蚀的合金作为管道线的材料. ...
Pipeline transportation of carbon dioxide containing impurities
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2012
... 管道泄露包括小孔泄漏和全尺寸断裂，由于通过管道运输的CO2都是高压高浓度的，一旦发生泄露对四周的生态和居民都有严重的影响.CO2燃烧后捕集提纯的二氧化碳流一般包含杂质，其中SO x，NO x，O2，CO，H2S和H2O等对管道中CO2的临界压力和临界温度会产生影响［20］.如果存在自由水相，水相和高浓度的酸会生成碳酸，对管道的腐蚀性特别强，可达到1~40 mm·a-1［21］.若有O2，SO x 或NO x 的存在，则必须避免运输管道中其他有可能与其反应产生腐蚀物的杂质的存在［22］. ...
Material selection for separation,transportation and disposal of CO2∥CORROSION/2001
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2001
... 管道泄露包括小孔泄漏和全尺寸断裂，由于通过管道运输的CO2都是高压高浓度的，一旦发生泄露对四周的生态和居民都有严重的影响.CO2燃烧后捕集提纯的二氧化碳流一般包含杂质，其中SO x，NO x，O2，CO，H2S和H2O等对管道中CO2的临界压力和临界温度会产生影响［20］.如果存在自由水相，水相和高浓度的酸会生成碳酸，对管道的腐蚀性特别强，可达到1~40 mm·a-1［21］.若有O2，SO x 或NO x 的存在，则必须避免运输管道中其他有可能与其反应产生腐蚀物的杂质的存在［22］. ...
Influence of H2S on the general corrosion and sulfide stress cracking of pipelines steels for supercritical CO2 transportation
... 由表3可知近年国外管道输送安全技术的研究状况.此外，Zhou et al［20］通过在实验室模拟CO2在管道运输时的流动情况建立数学模型，通过对管道压力和泄漏流量的分析可以得出CO2超临界输送的裂缝泄露规律.Cui et al［29］提出研究CO2管道泄漏检测的低频声发射传感器，该装置利用CO2泄露后在管道中的流动和流量不同，通过不同频率的声波频率可以定位泄漏源的位置，判断泄漏点的大小和距离.Malgorzata et al［30］通过实验证明需要动态测试系统，该系统具有杂质更新和溶解杂质浓度的连续分析，以便有把握地确定可接受的二氧化碳规格.Sim et al［31］提出三种解决方法可以减缓管道腐蚀：使用咪唑啉类缓蚀剂减缓在役管线腐蚀；使用碳酸铁作为管道内部涂层；使用耐腐蚀的合金作为管道线的材料. ...
Corrosion and bulk phase reactions in CO2 transport pipelines with impurities：Review of recent published studies
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2014
... 由表3可知近年国外管道输送安全技术的研究状况.此外，Zhou et al［20］通过在实验室模拟CO2在管道运输时的流动情况建立数学模型，通过对管道压力和泄漏流量的分析可以得出CO2超临界输送的裂缝泄露规律.Cui et al［29］提出研究CO2管道泄漏检测的低频声发射传感器，该装置利用CO2泄露后在管道中的流动和流量不同，通过不同频率的声波频率可以定位泄漏源的位置，判断泄漏点的大小和距离.Malgorzata et al［30］通过实验证明需要动态测试系统，该系统具有杂质更新和溶解杂质浓度的连续分析，以便有把握地确定可接受的二氧化碳规格.Sim et al［31］提出三种解决方法可以减缓管道腐蚀：使用咪唑啉类缓蚀剂减缓在役管线腐蚀；使用碳酸铁作为管道内部涂层；使用耐腐蚀的合金作为管道线的材料. ...
A review of the protection strategies against internal corrosion for the safe transport of supercritical CO2 via steel pipelines for CCS purposes
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2014
... 由表3可知近年国外管道输送安全技术的研究状况.此外，Zhou et al［20］通过在实验室模拟CO2在管道运输时的流动情况建立数学模型，通过对管道压力和泄漏流量的分析可以得出CO2超临界输送的裂缝泄露规律.Cui et al［29］提出研究CO2管道泄漏检测的低频声发射传感器，该装置利用CO2泄露后在管道中的流动和流量不同，通过不同频率的声波频率可以定位泄漏源的位置，判断泄漏点的大小和距离.Malgorzata et al［30］通过实验证明需要动态测试系统，该系统具有杂质更新和溶解杂质浓度的连续分析，以便有把握地确定可接受的二氧化碳规格.Sim et al［31］提出三种解决方法可以减缓管道腐蚀：使用咪唑啉类缓蚀剂减缓在役管线腐蚀；使用碳酸铁作为管道内部涂层；使用耐腐蚀的合金作为管道线的材料. ...
Simplified experimental setup of CO<sub>2</sub> pipeline transportation project in Alabama, USA (after ref.[<xref ref-type="bibr" rid="R38">38</xref>])Fig.2
