工业规模CO2管道泄漏试验装置设计与安装

摘要

二氧化碳产生的温室效应对环境、气候的重大影响已经逐渐凸显，减少温室气体的排放已经成为当今世界的焦点问题之一。碳捕集与封存技术(Carbon Capture andStorage)是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术，有望实现二氧化碳接近零排放。捕集的纯净二氧化碳应用高压管线运输，是目前大规模捕集二氧化碳最可靠、最经济的运输方式。但是高压运输管道存在很多安全隐患，在得到公众认可之前尚需大量的科研论证。
　　目前，人们对许多重气和有毒气体的泄漏问题都进行了较为深入的研究，但对于二氧化碳的泄漏，特别是二氧化碳高压运输管道泄漏的相关研究几乎没有。本实验设计着眼于模拟工业规模的二氧化碳运输管道泄漏实验，建立了大型二氧化碳管道泄漏实验装置，选用不同喷射口径的法兰，测量泄漏过程中，管道内二氧化碳状态变化和泄漏后的扩散情况，其结果可用于进行数据建模，准确预测流体相发生泄漏时的释放速率，扩散的范围和浓度分布以及紧急隔离区域的安全范围等。
　　经过两年的设计和施工，完成了实验装置的建立，进行了多次模拟实验，运用自行设计的数据采集系统能够采集到不同实验条件下，高压管道内二氧化碳的状态变化数据和扩散区内二氧化碳的浓度分布的实验数据，证明了实验设计方案的正确性和装置的实用性。随着实验数据的不断增加，这些结果将会为将来二氧化碳高压运输管道的工业化应用的安全防护提供数据，同时也将成为紧急预案制订的科学依据和相关立法的依据。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 温室效应

1．1．2 温室气体与气候变化的关系

1．1．2 当前世界现状

1．1．3 当前中国现状

1．2 CCS应用

1．2．1 CCS简介

1．2．2 CCS应用行业

1．2．3 CCS捕集的二氧化碳应用

1．3 CCS技术应用前的安全问题

1．3．1 管道安全研究的意义

1．3．2 CO2管道的发展现状

1．3．3 CCS高压管道泄漏研究

1．4 研究内容

Lr 1．4．1 项目申请

1．4．2 研究目的

1．4．3 研究重点

1．5 研究方法

1．6 研究意义

2 实验设计

2．1 实验方案设计

2．1．1 实验现有条件

2．1．2 实验地点的选择

2．1．3 实验方案

2．2 实验场地设计

2．2．1 试验场地的选择

2．2．2 试验现场的设计与建设

2．3 加热系统设计

2．3．1 加热系统组成

2．3．2 加热系统热量衡算

2．3．3 小结

2．4 实验数据采集系统设计

2．4．1 数据采集系统组成

2．4．2 数据采集系统软件设计

2．4．3 数据采集系统硬件组成

2．4．4 小结

2．5 气象采集系统设计

2．5．1 中央主气象站

2．5．2 便携式小型气象站

2．5．3 气象数据传输与存储

2．6 数据测量点设计

2．6．1 管道上测量点设计

2．6．2 扩散区测量点设计

2．6．3 小结

2．7 电力系统设计

2．7．1 电力用电计算

2．7．2 电力连接设计

2．7．3 小结

2．8 爆破片装置与引爆系统

2．8．1 装置组成及工作原理

2．8．2 小结

2．9 其他准备工作

3 实验操作部分

3．1 实验任务与任务分配

3．2 实验操作

3．3 成功试验

3．4 小结

4 实验结果与分析

4．1 实验管道温度和压力的变化

4．2 喷放流体流量的测定

4．3 扩散区CO2浓度分布

4．4 小结

结论

展望

参考文献

致谢