摘要：在强旋流燃烧中,固体颗粒向壁面的沉积趋势急剧增强,高温下甚至发生附壁燃烧和熔渣流动等复杂现象。考虑到现有理论模型的缺陷,本文首先构建了相关的颗粒沉积、附壁燃烧和熔渣流动的子模型,并考察了在煤和木粉不同掺混比下,固体颗粒的沉积特性以及渣层的熔融特性。研究结果表明,在同样粒径时,木粉的沉积能力比煤粉弱很多,形成飞灰排放的趋势更加明显;与纯煤工况相比,适量木粉的添加,不但可以提高燃烧性能,同时也可以促使颗粒和沉积表面的快速熔化,有利于形成连续稳定的液渣层。本文的模型和数值模拟研究能够定量地反映出强旋流燃烧时的颗粒沉积规律,对于燃烧工程设计有一定的参考价值。

摘要：基于BP人工神经网络原理,利用MATLAB神经网络工具箱,以实验得到的57组气化实验数据作为样本,建立了一个以加料量和送风量为输入变量,以燃气热值、产气率、碳转化率和气化效率为输出变量,用于描述连续稳定气化过程的内循环流化床生物质气化模型。对模型的隐层节点数和训练周期改变对模拟结果的影响进行了分析,发现当隐层节点数为20,训练步骤为50步,模型的4个输出变量的模拟结果与实验结果相关系数均超过0.95;同时对该模型的预测能力进行了考察,模型预测结果与实验结果吻合良好,证明了该模型具有较强的泛化能力,为生物质内循环流化床气化系统的优化设计和自动控制提供新思路。

摘要：焦炭燃烧在固体含碳燃料燃烧进程中占有主导地位,常规燃烧温度范围内(1273～1700 K)的焦炭燃烧过程研究及其模型化对于燃烧设备的设计和优化具有重要的意义。本文根据实际炉内的炭粒燃烧情况,将焦炭燃烧的模拟过程分解成几个环节分别进行研究,即热解后焦炭的初始化学反应活性、焦炭燃烧中化学活性变化、外部氧的扩散对于内孔燃烧的影响,并给出了相关过程的模型计算式。通过与已有管式炉实验结果的比较,新模型的预测结果能较好地反映焦炭的真实燃烧状况。与目前常用的焦炭燃烧模型相比,本模型具备一定的燃料通用性,计算负荷低且能保持相当的预测精度,可耦合到大型燃烧计算程序之中,更为有效地指导实际燃烧设备的优化设计。

摘要：借鉴页岩气等低渗透非常规油气资源体积压裂技术,水平井分段多级压裂技术可用于构建增强型地热系统(EGS)人工热储。基于EGS储层压裂呈现出的较强非均匀性,构建EGS水平双井非均匀多级压裂模型,通过调整换热单元体(HTU)厚度、展布类型分别设计多组算例,研究换热单元体展布特征对水平井多级压裂的EGS采热的影响。为表征换热单元体展布的非均匀性,引入优势厚度比的概念。研究结果表明:非均匀压裂的热储层中,系统产出温度与压裂级数呈不严格的正相关性,还受到换热单元体展布特征的影响,与储层换热单元体的优势厚度比呈负相关性;非均匀压裂的热储层中,通过封堵劣势换热单元体或增强储层压裂使换热单元体均匀化,均可增强系统的采热性能。

摘要：水合物法分离捕集二氧化碳(CO2)是实现碳减排的重要技术。然而,受制于气体水合物形成分解微观机理的不明确,水合物形成速度慢及气体消耗量低两个关键问题还未得到解决,气体水合物CO2分离捕集技术还未得到商业应用。为了揭示气体水合物形成微观机理,本研究利用激光Raman光谱仪对不同实验条件下生成的CO2水合物进行测试,详细分析了生成的气体水合物的Raman峰,利用低温高压差式扫描量热仪(DSC)对含环戊烷(CP)体系中CO2水合物形成分解进行热表征。研究发现,恒容条件下,初始压力为2.5MPa时,气体消耗量为0.0187 mol/mol,CO2的Raman峰出现在1276.3 cm-1和1379.6 cm-1;初始压力为5.0MPa时,气体消耗量为0.744mol/mol,CO2的Raman峰出现在1276.1 cm-1和1379.6 cm-1。CO2水合物形成分解热结果表明,一方面,随着操作温度、压力条件的变化,形成水合物的种类与结构发生改变;另一方面,对于相同初始体系,最终形成的水合物不是单一的,而是多种水合物共存。此研究结果为进一步理清气体水合物形成微观机理提供了理论基础和重要的科学依据。

摘要：天然气水合物是一种潜在的洁净能源资源,我国南海有丰富的储量,被认为是后石油时代的重要战略资源之一,然而目前大部分的海洋天然气水合物开采都受到出砂影响。针对深水天然气水合物开采过程中易出砂的现象,通过前期的出砂实验、理论和数值模拟,提出了海洋天然气水合物开采过程中固相(砂和水合物)控制方案。总结了天然气水合物开采过程中出砂特性和防砂案例,提出大颗粒水合物对泥质粉砂具有挡砂作用,进而影响防砂设计精度。据此,根据开发角度的天然气水合物藏6类细分,提出了考虑水合物颗粒本身及其分解作用的固相控制方法。结合南海天然气水合物储层公开资料,设计出相应的固相控制精度,以期最终形成出砂/防砂/井筒携砂/水合物二次生成预防为一体的固相控制体系,为南海天然气水合物安全高效地商业开发提供参考。

摘要：为了解南海神狐海底含甲烷水合物沉积地层的工程地质和力学性质,使用钻取自当地的多孔沉积细砂,在可燃冰三轴原位力学测试平台上开展了当地环境下的含甲烷水合物沉积物试样的生成及随后的初步原位三轴力学测试。设计2℃和5℃两个环境,设计围压为9 MPa^15 MPa,水合物含量为50%,测试结果表明试样轴向应力、轴差应力、弹性模量随围压变化表现基本相同,在12 MPa以前均随围压增大,在12 MPa^14 MPa间达到其峰值后下降;而应力–应变峰值不同,2℃时试样峰值强度展先降低然后再升高,而5℃时则为先升高然后再降低,相较而言在2℃时试样的变化比较平缓而在5℃时变化较大;同时2℃时试样的轴向应力、轴差应力和弹性模量比在5℃时更大,在2℃时和在15 MPa围压时该试样的应力/应变变化也比分别在5℃时和在10 MPa下大些,说明在高围压和低温度时含甲烷水合物沉积物力学强度更大。高压低温环境下含水合物沉积地层更可能展现出弹塑性力学特征。

摘要：天然气水合物储层的渗透率是影响水合物开采时气、水运移的关键,也是水合物开采潜力评价、资源评价、开采工艺选择等需要了解的关键参数。目前,国内外学者对天然气水合物储层的渗透率迚行了一定的研究并有了初步认识。但是,对于围压、轴向压力、水合物饱和度、赋存模式等对水合物沉积物渗透率的影响机制和机理还不清楚。本文在自主设计的水合物储层三轴渗透率测试平台上,实验研究了粒径、围压、轴向压力、水合物饱和度等对沉积物渗透率的影响。结果表明,采用不同围压测得的水合物沉积物渗透率存在较大差异:多孔介质粒径的减小会降低沉积物渗透率;甲烷水合物沉积物渗透率随着饱和度升高呈指数型下降;轴向压力的升高会降低甲烷水合物沉积物渗透率,沉积物水合物饱和度越高,轴向压力对沉积物渗透率的影响越小;轴压加载条件下甲烷水合物沉积物相对渗透率随饱和度变化与Masuda沉积物渗透下降模型拟合良好。

摘要：含天然气水合物沉积物的介电常数是水合物资源勘探开发过程中的重要参数。祁连山冻土区钻探表明水合物储集层多属致密型岩石类型,因此无法精确定位水合物储层及估算资源量,探地雷达及介电测井成为重要的备选方案。本文设计并建立含水合物岩心介电常数测试系统,对祁连山水合物钻探区DK-8井岩心样品进行实验。结果表明,含水合物砂岩样品的介电常数与外加电场的频率相关,即介电常数总趋势是随频率增高而减小,而在低频端出现高值,介电常数与频率呈现指数关系,含水合物砂岩的实验结果符合岩石介电常数规律。同一岩石样品,含水合物岩石的介电常数介于饱水岩石和干岩石介电常数之间。在气饱和条件下,同一岩石孔隙中较高介电常数的极化水转化为较低介电常数水合物导致含水合物岩石介电常数低于饱水岩石;但是水合物的介电常数高于空气的介电常数使含水合物岩石的介电常数高于同一块干岩石的介电常数,说明岩石中水合物增大了岩石的介电常数。含水合物样品在10~40MHz频段存在频散特性;频率高于50MHz,频散特性变弱,介电常数变化很小。