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隧道内埋地掺氢天然气管道泄漏扩散研究

低碳化学与化工 2024年

作者：袁巧玲周诗岽吴文景吕孝飞常州大学石油与天然气工程学院油气与新能源储运技术省高校重点实验室

氢能作为一种理想的清洁能源备受青睐，将氢气掺入到天然气管道中是实现氢能大规模输送的有效途径。管道在输送过程中一旦发生泄漏便会严重影响管道的安全运行，目前隧道内埋地掺氢天然气管道的泄漏扩散规律尚不明确。因此，建立了隧道... 详细信息

氢能作为一种理想的清洁能源备受青睐，将氢气掺入到天然气管道中是实现氢能大规模输送的有效途径。管道在输送过程中一旦发生泄漏便会严重影响管道的安全运行，目前隧道内埋地掺氢天然气管道的泄漏扩散规律尚不明确。因此，建立了隧道内埋地掺氢天然气管道泄漏扩散数值模型，探究了掺氢比（体积分数）、泄漏孔径和来流风速对混合气体泄漏扩散特性的影响。结果表明，掺氢天然气泄漏后在隧道顶部大量积聚，呈现出中心区域浓度高，边缘区域浓度低的现象。随着掺氢比的增加，混合气体爆炸下限降低，相同时间内的泄漏量增多。因隧道空间密闭，混合气体在短时间内不能充分扩散，因此掺氢比越大，爆炸危险区域越大，达到爆炸极限的时间越短。当掺氢比由5%增加到20%时，爆炸危险区域增加了3.18%，混合气体达到爆炸极限的时间缩短了3.7%。泄漏孔径越大，混合气体泄漏量越大，爆炸危险区域越大，混合气体达到爆炸极限的时间越短。当泄漏孔径由20 mm增加至100 mm时，沿隧道径向的爆炸危险区域由距地面1.49 m减小至0.30 m，轴向爆炸危险区域由13.4 m增大至91.9 m，达到爆炸极限的时间由95.2 s缩短至11.3 s。来流风速的平流输送作用促进了混合气体沿隧道轴向的扩散，缩小了隧道顶部的高浓度区域，爆炸危险区域显著缩小。当来流风速由0.5 m/s增大至2.0 m/s时，爆炸危险区域减小了81.7%。因此，隧道内气体发生泄漏时应及时通风，避免燃烧爆炸等事故的发生。该研究结果可为隧道内埋地掺氢天然气管道的安全运行提供理论依据。

关键词：数值模拟埋地掺氢天然气管道泄漏扩散掺氢比爆炸极限

生物质炭的制备、改性以及在挥发性有机物吸附方面的应用

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化学通报 2024年第1期87卷 56-66,35页

作者：程龙生陈蓉欧继光高良军张海龙浙江省石油化工环境污染控制重点实验室舟山316022 新奥(ENN舟山)天然气管道有限公司舟山316021 浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022 港口油气储运技术国家地方联合工程实验室舟山316022

挥发性有机物(VOCs)是大气中重要的污染源之一,对环境和人类健康产生严重的危害。吸附法是工业中最常用的去除VOCs的方法,吸附剂是吸附技术的关键。生物质炭是一种由生物质基材料在高温下热解活化等工艺制得的炭材料,具有较高的比表面... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)是大气中重要的污染源之一,对环境和人类健康产生严重的危害。吸附法是工业中最常用的去除VOCs的方法,吸附剂是吸附技术的关键。生物质炭是一种由生物质基材料在高温下热解活化等工艺制得的炭材料,具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和化学活性表面,在环境污染控制领域具有广泛应用。本文主要介绍了常用于去除VOCs的生物质炭的制备和改性方法,以及生物质炭在吸附VOCs的应用研究;评估了生物质炭去除VOCs的能力,特别是经过各种改性和活化工艺后,评价生物质炭作为吸附剂去除VOCs的适用性;确定改性和活化后对VOCs吸附能力的影响;揭示生物质炭对VOCs可能存在的吸附机理;最后,对生物质炭的再生提出了建议和展望。

关键词：挥发性有机物(VOCs) 生物质炭吸附剂改性活化吸附机理

初始温压对超临界/密相CO_(2)管道泄放的影响实验

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油气储运 2024年第3期43卷 281-288页

作者：张对红丛思琦胡其会程磊列斯别克·塔拉甫别克韩辉李兆兰国家管网集团科学技术研究总院分公司河北省廊坊市065000 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院·山东省油气储运安全重点实验室山东省青岛市266580

【目的】工业CO_(2)管道输送一般维持在超临界/密相高压运行,一旦发生管道泄漏,泄漏口附近区域将产生高浓度CO_(2),对周围人员、生物等带来严重伤亡威胁。目前针对CO_(2)管道泄漏影响范围与安全距离的定量分析相关研究较为欠缺。【方法... 详细信息

【目的】工业CO_(2)管道输送一般维持在超临界/密相高压运行,一旦发生管道泄漏,泄漏口附近区域将产生高浓度CO_(2),对周围人员、生物等带来严重伤亡威胁。目前针对CO_(2)管道泄漏影响范围与安全距离的定量分析相关研究较为欠缺。【方法】为探究超临界/密相CO_(2)管道泄漏扩散规律,并得到不同CO_(2)暴露浓度下的安全距离,采用自主设计的大型CO_(2)管道泄放扩散实验装置,开展不同压力、温度条件下的CO_(2)管道泄放实验,分析泄放后扩散区域的CO_(2)浓度变化规律及典型体积分数下CO_(2)的影响范围。【结果】在实验压力与温度范围内,近泄放口处CO_(2)的体积分数主要受射流作用影响,在所有实验工况中,距泄放口5 m处CO_(2)体积分数最高可达70%,距泄放口10 m处CO_(2)体积分数均低于8%。计算得到距离泄放口5 m处体积分数大于4%的CO_(2)泄放持续时间最长达到125.6 s,随着管内压力的升高,CO_(2)体积分数大于4%的泄放持续时间更久。距离泄放口较远处CO_(2)的体积分数受湍流扩散和环境风速、风向的影响,管内压力在7.5~10.5 MPa时,体积分数4%的CO_(2)扩散的最远距离为32 m;管内运行温度为20~40℃时,体积分数4%的CO_(2)扩散的最远距离为20 m。CO_(2)管道泄放后,扩散区温度也会降低,随着初始压力的升高或管内初始温度的降低,扩散区的温降增大。【结论】管内运行压力越高或管内初始温度越低时,CO_(2)的扩散距离越远,但环境风会影响CO_(2)扩散距离。在工业CO_(2)管道发生泄放后,不仅要根据CO_(2)管道运行状态,还要结合环境风速与风向综合考虑来进行危险区域划定。(图11,表1,参20)

关键词： CO_(2)管道泄放实验浓度扩散温降

基于校企合作的燃气输配智慧化实验平台设计与开发

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实验科学与技术 2024年第1期22卷 149-154页

作者：周昊周诗岽马鸿雁杨足膺高玉明常州大学江苏省油气储运技术重点实验室常州213164 建东职业技术学院继续教育处常州213032 常州大学商学院常州213159

针对燃气企业人才职业能力培养与新工科背景下燃气输配课程教学改革的需要,实施行业指导、校企共建,设计建设了燃气输配智慧化实验平台,开发出多种类型的实验项目,构建了多层次实验教学项目体系并进行了实验教学方法的探索。该平台运用... 详细信息

针对燃气企业人才职业能力培养与新工科背景下燃气输配课程教学改革的需要,实施行业指导、校企共建,设计建设了燃气输配智慧化实验平台,开发出多种类型的实验项目,构建了多层次实验教学项目体系并进行了实验教学方法的探索。该平台运用各种信息化先进技术,可模拟燃气输配管网工艺系统及运行工况、燃气管网智能化控制系统运行、燃气管网事故应急处理等任务,具有丰富多样的实验与工程实训功能,有利于实施理实一体化教学,锻炼和提高学生的工程实践能力、智能化能力和创新意识,加强培养学生解决城市燃气输配复杂工程问题的能力和素质。

关键词：校企合作智慧化燃气输配实验平台设计开发

宁夏回族自治区碳捕集、利用与封存源汇匹配与集群部署

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1583-1596页

作者：刘世奇莫航桑树勋刘统中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学碳中和研究院江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高... 详细信息

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高效CO_(2)输运管网、降低减排成本。宁夏是国家能源安全战略布局的重要保障基地,能源结构偏煤、工业结构偏重特征明显,面临着巨大的碳减排压力。针对宁夏CCUS集群部署的源汇匹配问题,调研评估了宁夏工业碳排放源特征和地质碳汇潜力,构建了CCUS源汇匹配模型,在充分考虑源汇性质、捕集-输运-封存成本、CO_(2)运输距离、区域地理条件、土地利用类型、人口密度等因素基础上,应用改进的节约里程法和基于地理信息系统(GIS)的最低成本路径优化法,结合ArcGIS平台和优化求解软件,获得了宁夏CCUS源汇匹配优化和应用方案,并提出宁夏CCUS集群部署建议。结果表明,截止2021年,宁夏工业碳排放源107个,碳排放总量2.26亿t/a,以化工(含自备电厂)和电力行业碳排放为主。宁夏主要封存地质体包括深部咸水层、深部不可开采煤层和油气藏,CO_(2)理论地质封存容量151.55亿t,以深部咸水层封存潜力最大。宁夏CCUS源汇匹配效果较好,在源汇直接相连的情况下,区内年排放量10万t以上的大型工业排放源CCUS集群部署(30 a规划期)总成本约2.45万亿元,并以捕集成本为主,占比83.65%,单位减排成本402.32元/t,共需建设CO_(2)运输管道2 459 km;改进的节约里程法和基于GIS的最低成本路径优化法可大幅降低CCUS集群部署成本,优化后CCUS单位减排成本降至381.76元/t,节约管道建设里程938 km。宁夏应聚焦电力、化工等“两高”(高耗能、高排放)行业,在以宁东能源化工基地为重点的北部、东部地区超前应用CCUS技术,打造宁东能源化工基地、银川—吴忠、石嘴山、中卫和固原5个CCUS特色集群,构建宁夏特色的工程化CCUS全流程技术模式。

关键词：碳捕集、利用与封存源汇匹配管网优化 CCUS集群部署宁夏

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多层箱西兰花流态冰预冷包装充冰工艺的数值模拟与优化

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食品与发酵工业 2024年

作者：李淦王清潘嘹卢立新江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所

流态冰作为一种可泵送、载冷高的新型制冷介质，在果蔬预冷包装领域应用前景广阔，其中箱内冰晶分布的均匀性与冰晶质量是影响果蔬预冷效果的关键因素。本文针对多层箱集装西兰花，采用CFD模拟分析充冰工艺参数对包装箱内冰晶均匀性与... 详细信息

流态冰作为一种可泵送、载冷高的新型制冷介质，在果蔬预冷包装领域应用前景广阔，其中箱内冰晶分布的均匀性与冰晶质量是影响果蔬预冷效果的关键因素。本文针对多层箱集装西兰花，采用CFD模拟分析充冰工艺参数对包装箱内冰晶均匀性与冰晶质量的影响，并进行试验验证，在此基础上结合响应面分析获得优化充冰工艺参数。结果表明，在冰晶体积分数、充冰时间相同的条件下，充冰速度与充冰角度对箱内冰晶均匀性与冰晶质量均有显著影响。快速充冰和大角度倾斜会降低上层箱内的冰晶质量，同时也会降低冰晶分布的均匀性，不利于箱内西兰花预冷和低温储运；充冰角度、充冰速度、充冰时间三者之间存在协同交互作用，其中充冰角度的影响最大，充冰时间的影响较小；基于响应面分析构建回归方程并确定了西兰花最佳充冰工艺参数为充冰角度19.165°、充冰速度2.447m/s，为基于多层箱装载的果蔬流态冰预冷包装应用提供技术支撑。

关键词：流态冰预冷多层箱 CFD 充冰速度充冰角度

抗菌细菌纤维素功能材料的制备及应用研究进展

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高分子通报 2024年第7期37卷 851-867页

作者：焦苏亚陈岱滨吴昊姜岷任晓乾叶翔宇方艳南京工业大学化工学院生物与制药工程学院材料化学工程国家重点实验室南京211816 浙江省智能织物与柔性互联重点实验室浙江省轻工业品质量检验研究院杭州310018 泗阳糖宝新材料科技有限公司宿迁市(糖宝)糖基化新材料工程技术研究中心宿迁223700

作为一种环境友好型生物纳米高分子新材料,细菌纤维素具有高化学纯度、高持水性、高力学强度、生物相容性佳、生物可降解等独特性能,因而在食品、生物医学、包装、水处理及功能纺织等领域具有广泛应用。然而,天然细菌纤维素缺乏抗菌功... 详细信息

作为一种环境友好型生物纳米高分子新材料,细菌纤维素具有高化学纯度、高持水性、高力学强度、生物相容性佳、生物可降解等独特性能,因而在食品、生物医学、包装、水处理及功能纺织等领域具有广泛应用。然而,天然细菌纤维素缺乏抗菌功能元件,在储运及应用过程中很容易受到微生物污染而影响其性能发挥及进一步实际应用,因此制备具有抗菌功能的抗菌细菌纤维素功能材料尤为重要。本综述全面总结了近年来国内外有关抗菌细菌纤维素功能材料的制备方法及应用研究进展,详细介绍了后功能化改性、原位改性、共混再生改性三类制备方法的原理及优缺点,并对抗菌细菌纤维素功能材料在生物医学、包装材料、水处理、功能纺织等领域的应用情况进行了详细探讨,以期通过本综述的总结能为从事抗菌细菌纤维素功能材料的研制及应用相关研究的科技工作者提供有力指导。

关键词：细菌纤维素抗菌后功能化改性原位改性共混再生改性

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垂直管内气液螺旋流的衰减特性研究

工程热物理学报 2022年第1期43卷 128-138页

作者：刘雯王雪吕孝飞窦祥骥周昊常州大学江苏省油气储运技术重点实验室常州213164

气液两相旋流在工业中应用广泛,为了研究螺旋流的维持距离,从而提高气井的携液能力,本文通过数值模拟研究了叶片式起旋器引发的气液两相螺旋流衰减特性,获得了预测螺旋流维持距离的关系式。研究发现:起旋器下游气液相分布变化,环状液膜... 详细信息

气液两相旋流在工业中应用广泛,为了研究螺旋流的维持距离,从而提高气井的携液能力,本文通过数值模拟研究了叶片式起旋器引发的气液两相螺旋流衰减特性,获得了预测螺旋流维持距离的关系式。研究发现:起旋器下游气液相分布变化,环状液膜沿管周向分布逐渐变均匀,气相切向速度相对于轴向和径向速度,衰减最明显;然后基于模拟结果,通过气液两相旋流数和绝对涡通量定量研究了旋流强度和涡强度的衰减规律:随着表观气速增大和表观液速减小,旋流数减小,涡通量增大,但涡强度的衰减程度较小;最后提出了预测气液螺旋流中旋流强度和涡强度衰减的关系式,为气液螺旋流的作用距离提供参考。

关键词：气液两相螺旋流数值模拟衰减叶片式起旋器

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压力容器焊缝咬边疲劳裂纹的启裂寿命

机械工程学报 2006年第9期42卷 214-218页

作者：魏安安尤一匡陆怡高光藩汪磊江苏工业学院油气储运技术省重点实验室常州213016

针对某企业空气球罐焊缝咬边在压力波动时的受力情况,首先建立带咬边结构的受力模型,利用西田正孝的图表方法和有限元法分别计算咬边引起的弹性应力集中系数,然后计算出咬边尖端的名义应力,进而利用小缺口启裂寿命经验估算式估算咬边的... 详细信息

针对某企业空气球罐焊缝咬边在压力波动时的受力情况,首先建立带咬边结构的受力模型,利用西田正孝的图表方法和有限元法分别计算咬边引起的弹性应力集中系数,然后计算出咬边尖端的名义应力,进而利用小缺口启裂寿命经验估算式估算咬边的疲劳裂纹启裂寿命。再采用与实物等厚度、与真实咬边等尺寸的模拟试样,进行与实际结构等应力范围条件下的模拟疲劳试验。结果表明,试验寿命与根据经验估算式得到的估算寿命非常接近,从而为咬边疲劳裂纹启裂寿命研究提供了理论依据和试验数据。在考虑一定的安全系数后,对所分析的球罐给出的剩余总寿命为9年,至启裂的剩余寿命为6年。

关键词：咬边疲劳裂纹启裂寿命