超临界CO2管道输送参数的敏感性分析

为了确定有利于超临界CO2管道输送的参数范围,保证安全输送,基于超临界CO2流体作为管输介质与天然气和原油的不同之处,分析了超临界CO2管道输送技术的特殊性,进而通过软件模拟计算,分别研究了不同入口温度、管输流量、总传热系数下管输压力、温度、密度、黏度与输送距离的关系,得到了特定条件下的有效输送距离,不同管输流量对压温及物性的影响规律。结果表明：在研究条件范围内,输送距离超过100km后,CO2由超临界态变为密相,若要保持超临界态输送,需要在每100km范围内设置加热站;管输流量介于200-250t／h之间较理想;总传热系数介于0．84～1．3W／（m2 ℃）之间为宜。该研究属于超临界CO2管道输送基础研究,对于我国形成完整的超临界CO2管道输送系统具有参考价值。（图3,表3,参10）     

二氧化碳输送管道工程设计的关键问题

CO2管道输送是碳捕集、利用和封存（CCUS）技术的重要环节,具有真正意义的长距离、大输量CO2管道在国内尚属空白。结合二氧化碳物性特点和国外二氧化碳输送管道建设经验,对国内二氧化碳输送管道工程设计在气源气体组分要求、输送相态的选择和控制、路由选择、阀室设计原则、地区等级划分、涂层选用、设备材料的密封性能、管材性能以及其他安全措施等方面进行了深入探讨,分别提出了切实可行的建议措施,指出编制适合中国国情的CO2输送管道的设计、建造、运营规范十分迫切。研究内容对于推动我国二氧化碳输送管道工程和CCUS技术的发展具有重要意义。（图1,表1,参7）     

超临界二氧化碳管道完整性管理技术发展现状与挑战

为了实现“双碳”战略目标,建设超临界二氧化碳输送管道是发展的必然趋势。系统辨识了超临界二氧化碳管道运行中面临的主要风险,梳理了超临界二氧化碳管道完整性管理各关键环节的技术现状及应用情况,对比了超临界二氧化碳管道与油气管道完整性管理技术的差异性,并指明了超临界二氧化碳管道完整性管理在体系建设、高后果区识别与风险评估、管道内检测、管道缺陷修复中存在的技术难点及攻关方向。建议从体系标准建设、关键技术研发、优化管道管理3个主要方向开展进一步研究,不仅能够扩展油气管道完整性管理范围,还可实现超临界二氧化碳管道与油气管道完整性管理的深度融合,为超临界二氧化碳管道的安全运行提供保障。（图5,表5,参28）     

杂质对管道输送CO2相特性的影响规律

碳捕集利用封存（CCUS技术作为改善气候的重要选择,安全输送是其关键性纽带环节。管道输送被认为是陆上输送CO2的最优形式,管输CO2中所含杂质将影响CO2相平衡及物性参数变化规律,进而影响管道运行。采用与已知实验值对比的方法优选状态方程,计算含杂质气体及水蒸气的多组分CO2相平衡线及物性参数,与纯组分CO2对比分析可知：PR方程在CO2等极性体系的气液相平衡及物性方面优于其他状态方程。非极性及弱极性杂质通过影响泡点线使两相区扩大,强极性杂质通过影响露点线使两相区扩大。CO2管输过程中,在一定温度、压力下,其密度和黏度会发生突变,比热容会出现极值,而杂质会改变突变和极值的对应温度和压力,采用高温、高压下的超临界态输送可以使其管内流动更稳定。     

超临界CO2管道输送管径技术经济性评价

CO₂输送作为大规模碳捕集、利用与封存工程建设的中间环节,其首选方法是管道输送。CO₂管道输送经济性评价模型是评价其投资回报、优化管输参数的依据。通过对比分析CO₂管径计算公式,建立经济性评价模型,基于超临界CO₂管道工程案例,对管道直径进行经济评价。结果表明:超临界CO₂管道单位运输成本随管径的增大先下降后增加,对于输量为1×106 t/a、长度为200 km的管道,其管径为240 mm时CO₂单位运输成本最低;Vandeginste管径模型的计算结果与理论最优管径相近,推荐在实际工程中应用该模型;公称直径为200 mm时所节约的管道费用远大于能耗成本的增量,年化费用最小;单位运输成本随着运输距离的增加而降低,200 km后趋于稳定。研究结果可为CO₂管道经济输送提供科学依据及决策参考。(图5,表7,参21)     

二氧化碳输送管道关键技术研究现状

碳捕集与封存作为减少温室气体排放的重要手段成为全球研究热点，管道运输是该技术得以实施的关键环节。当CO2处于超临界或密相状态时，其具有液体的密度、气体的粘性和压缩性，对于管道运输是最有效率的。由于管输CO2的特殊性质，CO2输送管道与碳氢化合物输送管道存在不同；由于海洋环境的复杂性，CO2海上输送管道与陆地输送管道存在不同。系统总结了实现CO2管道输送需要解决的关键技术问题，着重介绍了CO2输送管道流动保障和延性断裂扩展领域的研究进展，指出CCS作为大规模减少温室气体排放的重要选项，开展与之相关的基础研究十分迫切。（图3，参44）     

超临界CO2管道输送与安全

通过管道输送超临界CO2是大规模运输CO2最经济、可行的方法,国内目前仅有少量短程气态CO2输送管道,尚无超临界CO2长输管道.介绍了国外超临界CO2管道的发展现状,迄今尚无针对性的管道设计、运行参考标准及管输超临界CO2的质量控制标准.分析了超临界CO2管道腐蚀、橡胶溶胀、泄漏、断裂等影响超临界CO2管道运行安全的因素及控制经验,可为中国未来超临界CO2管道的设计与运行提供参考.国内建设超临界CO2输送管道必然经过人口密集区域,运行风险增大,应予以重视.     

南输成品油管道输送能力问题

介绍了南输成品油管道的实际情况，针对管道的最大输能力及最佳经济输量问题进行了分析讨论。     

油气输送管道的风险管理与基于风险的检测

风险管理是一种门新学科，主要包括风险评价，风险控制和功能监测，基于风险的检测属于风险控制的重要内容。风险管理可以有效提高油气送管道的安全性，获得较高的社会效益和经济效益。对油气输送管道的风险管理和基于风险的检测了介绍。     

含杂质超临界CO2管道减压波波速的预测模型

超临界CO2管道断裂会在裂纹两端产生减压波,其波速计算是预测和控制管道断裂的关键.基于GERG-2008状态方程,结合均相流动模型与气液两相流声速计算模型,建立了含杂质超临界CO2管道的减压波波速预测模型,并开发了相应的计算程序,分析了单元非极性杂质、单元极性杂质、多元混合杂质对超临界CO2管道减压波曲线的影响.结果 ...     

管道输送CO2准临界特性及安全控制

管输CO2在临界点附近会出现物性参数发生剧烈波动的准临界特性,进而影响管道安全稳定运行。采用密度作为基准参数,拟合出大规模管输CO2密度波动最剧烈处的准临界温度关系式,分析杂质对管输CO2准临界温度关系的影响并提出安全控制方案,以国内首条CO2管道示范工程为实例,提出安全输送操作建议。研究表明：非极性及弱极性杂质将使准临界温度线向低温方向偏移,强极性杂质及水汽将使准临界温度线向高温方向偏移;管输含不同杂质的多组分CO2时,需要采用不同的起始温度、压力,以避免管内工况接近准临界温度线或进入两相区,采用高于14MPa压力输送,管内介质可以保持安全稳定流动。国内首条大规模长距离超临界CO2管道示范工程输送燃煤电厂排放的烟气,需采用输送含非极性杂质CO2对应的安全控制技术。（图4,表1,参18）     

输气管道清管周期的影响因素及确定方法

对输气管道清管周期影响因素进行了分析,确定将最小允许输送效率、最大允许积液量和最大允许压降作为清管的参考标准,以水力摩阻因数、管输流量、输送效率为基础,提出了沿途有、无支管并入的情况下,是否需要清管作业的理论判断流程。介绍了通过软件模拟静态积液量并结合气体携液能力综合确定清管周期的软件模拟法。结合苏里格北二干线实例,详细阐述了两种方法的具体应用步骤,分析了该理论判断流程的局限之处,最后得出：应针对不同的应用场合选取合理的清管参考标准,并使用合适的计算方法确定清管周期;应针对不同的管输介质和管输工况,选取合理的积液量和两相压降预测相关式,以确定合理的清管方案。（表4,图4,参13）     

CO2长输管道设计的相关问题

CO2在管道输送工况的温度、压力范围内会呈现出不同的相态，使得CO2输送管道不同于油气输送管道。为此，从CO2管道设计的角度出发，分析了CO2管道工艺系统的相关技术，包括CO2流的物理性质及相态、管道水力热力计算、站场工艺系统以及设备选取等。研究指出：相态控制是CO2管道设计的重要内容之一；CO2管道站场工艺系统设计应根据CO2的含水量考虑脱水工艺，而脱水工艺与CO2的压缩工艺相结合形成一个系统；CO2管道输送设备具有其特殊性，如压缩机、输送用泵、脱水装置、放空系统等，需要根据CO2管道的特点选取和设计。相关结论可为CO2长输管道的设计与建设提供参考。（图6，表1，参7）     

超临界CO_2萃取燕麦麸油的工艺研究

采用超临界CO2流体萃取技术从燕麦麸皮中萃取燕麦麸油,考察了萃取压力、温度、时间对麸油提取率的影响.结果表明:3因素对麸油萃取率影响的主次顺序依次为:萃取温度>萃取压力>萃取时间。通过正交试验确定了萃取燕麦麸油的最佳工艺条件:萃取压力30 MPa,萃取温度40℃,萃取时间2 h,在此工艺条件下燕麦麸油提取率为5.45%,且其理化指标优于米糠油.     

岩石地层大口径长距离管道顶管施工影响因素

大口径管道顶管施工属高风险作业,顶进施工难度大、事故率高,在复杂地质条件下施工,难度将进一步增加。针对目前国内长距离大口径岩石地层顶管施工工程的失败原因,从设计、施工和管理3个方面阐述了管道顶管穿越应注意的问题:紧密结合国内外顶管设备水平和施工能力,加强地质勘察,实时总结施工风险,制定预防措施,最终优化顶管设计方案,主要考虑竖井施工和顶管施工因素可能造成的不良影响,根据施工实际完善设计方案,加强业主单位和施工单位的管理,完善标准规范,强化辅助试验研究。研究结果可以为国内长距离大口径岩石地层顶管施工提供参考。