摘要：掺氢天然气管道输送供应可靠,可以实现氢气的低成本大规模远距离输送,但由于天然气与氢气在物理化学性质方面存在着差异,向天然气中掺氢输送将对输气系统的设备与管道运行状态等造成很大影响。为了明确掺氢对天然气管道输量、压力以及储气调峰等的影响,建立了掺氢天然气管道动态仿真模型。研究结果表明:①掺氢使压缩机稳定运行范围变窄,入口体积流量的降低将增大压缩机发生喘振的可能性;②以川气东送为例,若考虑管道输气系统的输量、压力与热值供应需求,天然气掺氢比不宜超过12%;③当管道发生小孔泄漏时,较之于纯天然气输送,流量随掺氢比增加而增加但压力变化可忽略不计,同时掺氢30%时管道泄漏抢修时间约缩短93%,对泄漏后应急响应提出了挑战;④为了保证终端用户热值供应的稳定性,管道供气量随掺氢比增加而增加,但同时会造成终点压力降低从而降低管道储气调峰能力。结论认为,该动态模拟结果为掺氢天然气管道设计校核提供了理论参考依据,对于推动掺氢天然气大规模应用具有重要作用。

摘要：浮式天然气液化装置(LNG Floating Production Storage and Offloading Unit,缩写为LNG-FPSO)具有便于迁移、设备可靠、安全性高等优点,但其海上适应性较差。为此,中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心研发了一种浮式双混合制冷剂的天然气液化工艺流程,进行了流程模拟并与中国石油大学(华东)合作建造了实验装置;通过利用不同配比的两种混合冷剂实现DMR模块化设计及流程运行参数的优化,提高了LNG-FPSO工艺的效率及海上适应性。同时选择适应于海上复杂工况的设备进行双混合制冷剂流程的实验,并针对压缩机出、入口压力、水冷器温度等关键参数进行误差分析以及控制方案的确定,通过实验确定了流程中实际操作参数,为LNG-FPSO实际生产中的设备选型和运行提供了经验。最后分析了该工艺对原料气温度、压力、流量以及组分含量的敏感性,并给出了该工艺在生产中适应的参数变化范围。结论认为:该工艺可适应于复杂的海况并进行大规模的天然气液化处理。

摘要：LNG接收终端的主要功能是接收、储存和再汽化LNG,并通过天然气管网向电厂和城市用户供气。通过建立接收终端各设备的动态模型,增加了必要的控制系统,对流程进行了动态仿真,针对接收终端季节调峰、卸船和储罐超压3种工况进行了案例分析,得到了以下结论:接收终端调峰期间,外输泵、罐内泵功耗变化规律与外输天然气流量变化规律一致;卸船工况主要对压缩机功耗、再冷凝器入口BOG及LNG流量有影响,整个卸船过程一般需要13h左右;储罐超压过程中,由于压缩机负荷的调节,对压缩机功耗、再冷凝器压力、再冷凝器入口BOG及LNG流量有较大影响,整个超压事故持续时间为15.2h;对接收终端工艺的设计和运行提出了建议。

摘要：为给埋地输气管道发生泄漏事故的后果分析提供边界条件,采用自行设计的环道装置,以空气作为实验介质,在不同土壤埋深(0～60 cm)、泄漏孔径(1～4 mm)和泄漏压力(10～50 kPa)条件下进行埋地管道气体泄漏实验,研究不同条件下气体泄漏量、动态压力、泄漏点前压力降的变化规律。对实验数据进行拟合,得到泄漏量与土壤埋深、泄漏孔径、泄漏压力的定量关系式,泄漏量与动态压力幅值的定量关系式,泄漏量与泄漏点前压力降的定量关系式。将计算结果与架空管道气体泄漏量计算的理论模型做对比,通过引入系数α,得出适用于小孔泄漏(d≤20 mm)、亚音速流动(P≤90 kPa)条件下埋地输气管道泄漏量预测的定量关系式。

摘要：规整填料塔内液体弥散规律的研究对于气液吸收塔的布液装置设计、填料高度确定以及填料类型优选具有重要理论意义,目前关于液体弥散机理的理论描述和模型建立较为有限,本文为实现填料塔内液体扩散现象的准确预测,引入液体弥散机理。规整填料采用多孔介质简化,在考虑了机械弥散力、气液拖曳力、多孔介质阻力等基础上建立了二维CFD模型,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上研究了液体扩散系数S、气体入口速度和液体入口速度对液体分布的影响。通过研究得出液体弥散机理中毛细管弥散作用影响较小,主要以机械弥散作用为主;液体扩散系数和液体入口速度对液体分布的影响显著,S/Dr的最佳比例为2,气体入口速度对液体分布影响很小。研究结果对其他类型填料的模拟研究有重要借鉴作用。

摘要：天然气液化装置的制造及施工通常无法与设计参数保持完全一致,这些偏差的累积可能导致装置实际运行状态偏离于设计的最优工况。本文根据混合制冷剂天然气液化装置的实际历史运行数据,通过选择合理的节点,建立了基于BP神经网络的天然气液化装置比功耗预测模型;为了提高模型预测的准确性,利用遗传算法(GA)对神经网络的初始权值进行优化,形成了GA-BP模型。根据GA-BP模型,以天然气液化装置的比功耗最小化为目标,对该装置的主要操作参数进行了优化。结果表明,与原设计最优工况下的实测结果相比,采用优化后参数运行的混合制冷剂天然气液化装置比功耗比减小了4.3%,提高了整个装置的运行效率。本文研究的基于GA-BP模型的优化方法可为天然气液化装置的工艺设计与高效运行提供参考。

摘要：为了研究带预冷的双氮膨胀液化工艺的动态特性,在小型撬装液化实验装置基础上建立相应的工艺动态模型,对电磁阀的流量系数进行微调,以适应蒸发器热负荷的变化;对压缩机控制与启动、预冷机组能量调节、LNG节流控制等实验工况进行仿真,并与实验结果进行对比。结果表明:氮气压缩机的控制与启动与实验测试结果一致,验证了压缩机控制动态模型的准确性;预冷机组能量调节受电磁阀流量系数的影响。LNG节流阀串级控制有效克服了温度响应的滞后,提高了控制质量。动态仿真可优化天然气液化工艺设计,指导设备的操作和运行,提高装置的安全性。

摘要：绕管式换热器具有耐高压、运行平稳、流体适应性强等优点,研究绕管式换热器的传热特性对提高其设计制造能力具有重要意义。归纳总结了绕管式换热器的几何模型、壳侧传热模型和管侧传热模型,计算了不同雷诺数工况和不同结构特征换热器的壳侧结构因子和管侧传热系数,分析了传热特性随结构参数变化的规律,从而提出了设计制造过程中确定结构尺寸的指导性建议。结果表明:降低垫片厚度,减小绕管径向间距,能够显著增强壳侧传热效果;使用小口径绕管,减小芯体直径和缠绕直径,有利于管侧换热;减小缠绕角度和绕管轴向间距对换热的增强效果有限,但能降低换热器高度,便于运输和安装。

摘要：绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热系数和平均换热系数。研究结果表明,在水平静止状态下,椭圆截面正弦波管的换热能力高于圆管。在横摇运动状态下,横摇最大倾斜角对椭圆截面正弦波管换热性能最恶劣时刻的周向局部换热系数影响较小,横摇周期对其几乎无影响;横摇时间、最大倾斜角和周期对圆管与椭圆截面正弦波管周向平均换热系数均无影响。对比分析表明,椭圆截面的抗晃荡能力稍逊于圆管,但晃荡工况下其换热性能仍高于圆管。本文研究结果对绕管式换热器的设计与性能优化具有一定参考价值。

摘要：纯氢与掺氢天然气管道是实现氢气长距离、大规模输送的最佳方式之一,其中摩阻系数是气体管道水力计算的关键参数,现有的经验公式不能满足预测掺氢天然气的摩阻系数要求。为改进传统的摩阻系数计算公式在纯氢与掺氢天然气管道系统的适用性,搭建了纯氢和掺氢天然气管输调压综合实验平台,开展纯氢和不同比例的掺氢天然气管输流动实验,根据实验采集的流量、温度、压力和管道的长度、管径等参数计算管道的摩阻系数,同时建立了摩阻系数与雷诺数、粗糙度之间的关系,并修正了传统摩阻系数公式,最后利用湖南省巴陵—长岭纯氢气管道的实际运行数据进行了验证。研究结果表明:①由于氢气与天然气物性差异较大,掺氢比会影响流动摩阻系数,相同条件下掺氢比越大摩阻系数越小;②传统摩阻系数计算公式存在30%左右的误差,创新提出的适用于纯氢和掺氢天然气的3段式摩阻系数经验公式,相对误差最大11.84%,能够有效降低误差;③与巴陵—长岭纯氢气管道实际的运行数据相比,修正后摩阻系数预测公式的平均误差为0.62%,该公式可以满足实际工程的误差要求。结论认为,得到的纯氢与掺氢天然气管道摩阻系数修正公式可应用于纯氢与掺氢天然气管道工程设计,具有重要的工程应用价值和前景。