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【目的】管输CO_(2)不可避免含有杂质,杂质的存在会对超临界CO_(2)管道放空过程管内介质温降、压降、相态变化等产生重要影响,但目前针对大管径工业规模级别的超临界CO_(2)管道放空实验研究较为欠缺。【方法】设计了一套含杂质超临界CO_(2)管道节流放空实验装置,研究不同含量的CH_(4)或N_(2)杂质对超临界CO_(2)管道放空过程中主管道和放空管道内温降、压降及相态变化的影响,得到含杂质超临界CO_(2)管道放空主管道内流体相态变化趋势图。【结果】含杂质超临界CO_(2)管道放空,杂质的混入会显著影响管内CO_(2)的充装质量和放空时间,且杂质N2的混入能一定程度上提高放空管道CO_(2)节流后温度;混入杂质CH或N,均能明显提升放空过程主管道内流体的最低温度,缩小管内流体径向温差,且混入杂质越多,管内流体最低温度越高,径向温差越小;纯CO_(2)、杂质摩尔分数为1%的CO_(2)管道与杂质摩尔分数为3%的CO_(2)管道放空过程中主管道内最低温度位置呈相反规律,纯CO_(2)、杂质摩尔分数为1%的CO_(2)管道放空过程中距离放空管道最远处管内温度最低,而杂质摩尔分数为3%的CO,管道放空过程中管内最低温度则出现在距离放空管道最近处。【结论】研究成果可为含杂质超临界CO_(2)管道放空系统设计、放空过程干冰预防、管材保护提供参考。

关键词： CCUS 超临界二氧化碳管道杂质相态变化放空

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埋地CO_(2)管道泄漏扩散特征研究进展

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油气储运 2024年第5期43卷 500-509页

作者：张俊朋苗青荆少东王永胜欧阳欣范振宁梁海宁张建中石化石油工程设计有限公司·中国石化碳捕集、利用与封存(CCUS)重点实验室国家管网集团科学技术研究总院分公司中石化石油工程建设有限公司

[目的]CO_(2)管道输送是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术产业链中的关键环节,其在运行过程中存在意外泄漏风险。相比于地上管道,受土壤阻力的影响,埋地高压管道的泄漏扩散机制更加复杂。然而,... 详细信息

[目的]CO_(2)管道输送是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术产业链中的关键环节,其在运行过程中存在意外泄漏风险。相比于地上管道,受土壤阻力的影响,埋地高压管道的泄漏扩散机制更加复杂。然而,目前对于CO_(2)管道泄漏扩散特征的研究综述主要聚焦于地上管道泄漏的场景。[方法]针对埋地管道小孔泄漏与全尺寸断裂两种常见场景,基于文献调研对目前埋地管道泄漏扩散的实验与模拟研究现状进行梳理评述,探究了土壤地质条件、土壤温度、外界压力以及外界风速对CO_(2)气体土壤渗流扩散过程中的影响,并总结了当前模拟埋地CO_(2)管道全断裂泄漏扩散的建模方式与物理模型。[结果]对于埋地CO_(2)管道小孔泄漏近场泄漏源特征,主要以开展小型实验的方式研究泄漏口附近土壤温度变化以及干冰层、冻土层的增长规律。对于埋地CO_(2)管道小孔泄漏远场扩散特征的模拟研究,大多假设土壤孔隙度不发生变化,并未考虑流体相变与冲击压力对土壤孔隙度的影响。埋地管道全尺寸断裂条件下气体射流扩散的研究主要以模拟为主,且大多数模型直接以形成的洞坑为物理原型,未考虑洞坑形成对气体射流扩散的影响。[结论]埋地CO_(2)管道全尺寸断裂的现场测试和小孔泄漏扩散理论模型建立仍有很大发展空间,建议通过专项攻关完善地质条件和外界环境影响下CO_(2)气体在土壤中的扩散机制,加大投入开展埋地CO_(2)管道大孔径或者全尺寸断裂泄漏扩散试验,获取更多实验数据,以建立更加全面准确的数学物理模型。

关键词：埋地管道 CO_(2) 泄漏扩散土壤数值模拟

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