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  • 主管单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司
  • 主办单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院
  • 支持单位：中国石油天然气股份有限公司
    西南油气田分公司天然气净化总厂
    中国石油天然气股份有限公司
    西南油气田分公司川东北气矿
    四川省石油学会天然气处理与加工专业委员会
  • 主　　编：王振嘉
  • 执行主编：傅敬强 文绍牧
  • 总编辑：张 倩
  • 地　　址： 四川省成都市华阳天研路218号天然气研究院
  • 邮政编码：610213
  • 电　　话：028-85604581
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  • 国际标准刊号：1007-3426
  • 国内统一刊号：51-1210/TE

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  • 《石油与天然气化工》
  • 2024年 第53卷 第6期
  • 出刊日期：2024-12-25
《石油与天然气化工》重点报道石油与天然气工业化学化工领域的新技术及新经验，是全面报道油气处理、加工及其利用技术的科技期刊，设置了油气处理加工与利用、新能源与新材料、油气田开发、分析计量与标准化、安全与环保5个专栏。

2024年第53卷第6期

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      油气处理加工与利用
    • 天然气净化厂开停工尾气吸收耦合吸附法脱硫研究
      彭维茂，蓝家文，宋磊，杨志鹏，周维权，罗永辉，岳海荣
      目的 在天然气净化装置开停工过程中，尾气不经过SCOT尾气处理装置直接排放，且具有时间长、排放量高、组分复杂和组成波动大等特点，在此期间可能会累积大量二氧化硫（SO2）。为此，需要采取措施实现开停工过程中的SO2减排。方法 针对尾气中的SO2和硫化氢（H2S），提出了尾气吸收耦合吸附法脱硫工艺，并对碱液吸收SO2和可再生吸附剂吸附H2S进行了研究。结果 碱液吸收工艺可以保证SO2几乎被完全吸收，且基本上不吸收H2S和CO2，避免了碱液的过度消耗，同时，SO2被充分吸收，可减少对后续吸附剂的影响。13X分子筛具有较好的吸附H2S效果和再生效果，可以循环吸附，再生后的H2S也可以在装置重新开工且达到稳定运行后循环使用。结论 采用碱洗脱SO2耦合吸附脱H2S尾气处理工艺可保证天然气净化厂在开停工过程中SO2排放量大幅减少，且工艺简单，操作空间大。
      2024  Vol.  53(6):    1-6    [摘要](104)    [PDF](40)
    • 钙基干法脱硫剂用于烟气中SO2达标排放
      廖小东，王敏灏，李蒲智，江帆，李勇，刘雨露，刘宗社，刘志华
      目的 研究钙基干法脱硫剂在烟气脱硫领域的应用，充分发挥钙基脱硫剂成本低、脱硫性能好及对环境友好的优势，以实现烟气中二氧化硫（SO2）的达标排放。方法 采用XRD、BET、FTIR、XPS技术对制备的钙基脱硫剂的理化性质进行表征分析。模拟含硫废气，借助固定床反应器考查SO2含量、反应温度、O2含量、体积空速对钙基干法脱硫剂脱硫性能的影响。结果 制备的钙基脱硫剂脱硫效果较好，其最佳操作温度范围为220~300 ℃，适用于烟气中SO2体积分数不超过0.4%的情况。O2含量的增加产生了新的用于吸附的活性位点，对脱硫过程起到促进作用。当体积空速在 500~2 000 h–1范围内时，硫容变化不大。结论 钙基干法脱硫剂应用于烟气脱硫领域具有高效性和稳定性，可为其在工业领域的广泛应用提供参考。
      2024  Vol.  53(6):    7-13    [摘要](89)    [PDF](27)
    • 高含硫天然气硫磺回收装置液硫沉积物分析及对策
      常洪莉，王婷婷，程耀泽
      目的 某高含硫天然气硫磺回收装置液硫中出现大量黑色沉积物，进而引发了液硫储罐泵泵轴卡死、过滤网堵塞、硫磺造粒装置性能下降等一系列问题，严重影响到硫磺颗粒正常生产，需追溯其产生原因并提出解决措施。方法 通过元素组分分析、工艺流程分析以及现场实验，对黑色沉积物的形成原因进行分析。结果 分析认为液硫脱气催化剂的注入是造成黑色沉积物的根本原因，液硫储罐泵阴燃是黑色沉积物形成的促成因素。结论 通过采取优化液硫处理操作参数、改善液硫脱气工艺、更换液体催化剂、引进固体催化剂脱气技术等措施，可从来源上消除黑色沉积物，并为现场解决硫生产问题提供操作和调整的参考。
      2024  Vol.  53(6):    14-19    [摘要](73)    [PDF](30)
    • 试炼巴士拉重质原油工业实践
      张洪，魏文平，胡锦原，杨志和
      目的 降低原油成本及汽、柴油产量，以适应炼化行业的快速发展和能源产业结构调整造成的汽、柴油市场萎缩和炼化行业产能过剩局面。方法 以巴士拉重质原油为原料，增加直馏工艺间歇式生产沥青的流程，通过调整原油、半成品及成品物料的库存数量保证蒸馏-渣油加氢-催化和蒸馏-焦化工艺的连续平稳运行。结果 将质量分数为20%的巴士拉重质原油与其他劣质原油掺混后，采用直馏工艺生产出合格的AH-70(A)牌号沥青。试炼期间还掺炼了铁质量分数达到155 μg/g的二次稀释原油罐底油，掺炼质量分数为24%。通过控制常压渣油外甩量，渣油加氢原料中（镍+钒）质量分数仅为71.9 μg/g。结论 以巴士拉重质原油为原料，通过直馏工艺可生产出性能良好的沥青产品，加工的主要难点是渣油收率高和重金属含量高。对于单套规模较大的蒸馏装置，可采取间歇性掺炼的加工方法，通过控制常压渣油外甩量的方式，降低对渣油加氢催化剂的影响。
      2024  Vol.  53(6):    20-27    [摘要](54)    [PDF](28)
    • 直接选择氧化硫磺回收装置催化剂运行评价
      高春华，刘仁杰，赵红亮，魏巍，宋桂琴，李小璐
      目的 解决直接选择氧化硫磺回收装置的总转化率、选择性及硫回收率下降和下游尾气处理装置碱耗偏高等一系列问题，保证装置的高效运转。方法 分别对直接选择氧化硫磺回收装置等温和绝热两级反应器的运行现状进行了分析，并提出了更换绝热催化剂的解决方法，通过调研和开展室内实验，最终选定氧化硅基催化剂，并进行了绝热催化剂的更换。结果 绝热催化剂更换为氧化硅基催化剂后，绝热转化率和选择性均大幅提高，相较于更换催化剂前，绝热转化率和选择性均提升55个百分点以上，相较于原氧化钛基催化剂运行初期，绝热转化率提升了17.10个百分点，绝热选择性提升了31.54个百分点，且绝热催化剂在反应过程中表现出较高的活性和抗过氧化能力。相较于更换催化剂前，硫磺回收装置总转化率、选择性和硫回收率提升至95%以上，碱液消耗量降低了16 m3/d；相较于氧化钛基催化剂运行初期，总转化率、总选择性和硫回收率提升了1~3个百分点，碱液消耗量降低了11 m3/d。结论 绝热催化剂更换为氧化硅基催化剂后，排放尾气中SO2质量浓度明显降低，稳定维持在100 mg/m3以下，具有显著的环境效益。
      2024  Vol.  53(6):    28-34    [摘要](59)    [PDF](33)
    • 乙烯裂解炉现场标定试验及裂解工艺优化
      王小强，杨淑萍，程中克，李博，孟宏，景媛媛
      目的 为乙烯裂解炉的优化运行提供迅捷的技术方案，提升乙烯裂解装置的运行效益。方法 确定乙烯裂解炉现场标定试验方案，分析裂解原料的物性和组成，应用自主开发的在线采样装置，以石脑油裂解炉和加氢尾油（HTO）裂解炉为例，开展乙烯裂解炉现场标定试验，用标定试验得到的结果，指导乙烯裂解炉出口温度（COT）的优化调整。结果 标定试验得到石脑油裂解炉和HTO裂解炉适宜的COT分别为855 ℃和830 ℃。在上述控制温度下，石脑油裂解炉双烯（乙烯+丙烯）收率和三烯（乙烯+丙烯+1,3丁二烯）收率分别达到最高值45.53%和49.15%，HTO裂解炉双烯收率和三烯收率分别达到最高值52.10%和59.21%，提升明显。结论 采用自主开发的在线采样装置，应用文中所述标定试验方案，在生产能力80×104 t/a的乙烯裂解装置上，对不同原料裂解炉进行现场标定，优化裂解工艺，能有效地提高裂解目的产物的收率，提升乙烯裂解装置的运行效益。
      2024  Vol.  53(6):    35-40    [摘要](59)    [PDF](32)
    • 焙烧温度对CuCl/HY分子筛结构及CO吸附性能的影响
      钟荣强，李鹏，赵毅，薄德臣，高秋英
      目的 研究固态离子交换过程中的载体结构和骨架变化，同时考查吸附剂的CO吸附容量。方法 首先通过水热合成法制备了NaY，然后通过氨离子交换法得到NH4Y，经过焙烧得到HY载体，将CuCl和HY按照一定比例机械混合，分别在250 ℃、350 ℃、450 ℃、550 ℃、650 ℃和750 ℃的氮气环境下焙烧，得到系列吸附剂样品，利用XRD、Ar吸附/脱附、SEM等方法表征样品。结果 采用固态分散法制备吸附剂时，低温区间主要是CuCl在HY载体上进行单层分散，高温区间主要是CuCl与分子筛表面的羟基发生离子交换，形成孤立态的Cu+，进一步提高温度，分子筛的结构发生坍塌。结论 孤立态的Cu+更有利于对CO的吸附。在CuCl和HY的混合体系下，最优焙烧温度为650 ℃，此时，样品不但具有较高的CO吸附量，还具有较高的CO/N2选择性。
      2024  Vol.  53(6):    41-46    [摘要](52)    [PDF](26)
    • 基于热流固耦合的LNG三层壁储罐内罐壁的力学特性分析
      王琪，狄骏皓，丁徐强，李忠国
      目的 基于热流固耦合分析LNG三层壁储罐在运行基准地震作用下，其内罐结构的受力和形变问题。方法 首先，对LNG三层壁全容罐的初始数据与内罐壁厚度进行设计；其次，分析储罐传热问题，并对外罐与中罐之间的保冷结构进行布置，利用ANSYS APDL对内罐壁进行温度场仿真；再次，对储罐动力学以及流固耦合问题进行分析，根据地震反应谱设计出特定的运行基准地震（OBE）反应谱，并对储罐模型进行质点简化计算和模态分析；最后，利用ANSYS软件将静载荷分析、热分析和响应谱分析使用SRSS组合，进行工况组合分析。结果 水平OBE作用造成内罐的最大位移为7.83 mm；法向应力的最大值为31.310 MPa；竖向OBE作用造成内罐的最大位移为6.42 mm；法向应力的最大值为13.576 MPa。结论 在考虑热流固耦合的基础上得到的水平OBE作用应力最大处位于垂直于地震作用方向上的主容器两侧下部并平行于地震方向两侧的锚固带处；竖向OBE作用应力最大处位于穹顶和外罐壁交接处，以及罐壁底部的环形空间。
      2024  Vol.  53(6):    47-55    [摘要](54)    [PDF](20)
      • 新能源与新材料
    • 生物燃气制绿色甲醇技术路线探析及模型构建
      张中亮，李剑，马宗虎，冯冰，张万钦
      目的 随着欧盟碳边境税的实施及国际航运公司大量生产绿色甲醇燃料船舶，未来全球对绿色甲醇的需求将急剧增加，因此，亟需探索绿色甲醇生产技术商业化运行的可行性。方法 通过对不同生物燃气制绿色甲醇技术路线的对比分析，构建了基于生物质厌氧和气化制生物燃气，结合绿电制氢，最终形成资源循环利用以生产绿色甲醇的模型。结果 该模型可输出绿色甲醇10×104 t/a、生物有机肥12×104 t/a、活性炭7 000 t/a，CO2总减排潜力达到80×104 t/a，纳入碳减排收益该模型可实现税后内部收益率超过8%的经济可行性。结论 经过理论参数分析构建的依托风、光绿电及生物燃气制绿色甲醇技术路线，可为国内生物质资源高值化利用项目开发及风光绿电消纳提供借鉴。
      2024  Vol.  53(6):    56-61    [摘要](50)    [PDF](24)
    • 基于生命周期模型的天然气掺氢项目经济性分析
      张玮，郑伟，孙晨，张玥，吕亮亮，崔崇
      目的 天然气掺氢技术已成为氢能与天然气融合发展的纽带，但目前建设的天然气掺氢项目以技术验证为主，均不具备经济性。需要构建天然气掺氢项目经济性评价模型，以明确项目经济性。方法 构建了基于天然气掺氢项目技术路线的经济投入-产出生命周期评价模型，开展了天然气掺氢项目的经济性关键影响因素分析。结果 掺氢天然气计量方式与天然气购气价格是影响项目经济性的主要因素。体积计量下，掺氢体积比为10%、氢气价格为1.6元/m3时，项目内部收益率（IRR）为5.24%；天然气购气价格上涨5%，项目收益率增加12.76个百分点。能量计量下，氢气价格低于0.49元/m3时项目才具备经济性；天然气购气价格上涨5%，项目收益率上涨1.06个百分点。结论 掺氢天然气计量方式对项目经济性影响较大，体积计量下，天然气掺氢项目已具备较好的经济性。能量计量下，建议在天然气门站价格较高的地区率先开展应用。
      2024  Vol.  53(6):    62-67    [摘要](54)    [PDF](27)
      • 油气田开发
    • 高含硫天然气中元素硫溶解理论分析
      沈长寿，贾长青，莫林，喻智明，刘永良
      目的 通过高含硫天然气中元素硫溶解度的测试数据分析元素硫溶解过程。方法 依据化学反应的物料平衡理论计算物料比例和化学反应产物占比，论证元素硫溶解过程是否适用化学溶解理论。结果 元素硫溶解过程物料比例不满足化学反应的要求，化学溶解占比通常在10%以下，不适用化学溶解理论。元素硫在H2S、CH4、CO2、含H2S天然气中溶解度随着压力的升高而增大，适用物理溶解理论。结论 高含硫天然气中元素硫溶解过程适用物理溶解理论。
      2024  Vol.  53(6):    68-73    [摘要](56)    [PDF](26)
    • 页岩气田排污工况非金属复合管防腐适用性能评价
      但霞，罗彦力，喻智明，杨柳，文崭，杨建英，吴贵阳
      目的 页岩气田场站金属排污管线腐蚀失效时有发生，亟须明确排污管线高矿化水-细菌-CO2腐蚀环境下非金属复合管的防腐适用性能。方法 开展纤维增强复合管、钢骨架复合管在模拟气田排污腐蚀工况下的加速老化实验，通过试样宏观微观形貌、表面邵氏硬度、红外光谱、氧化诱导以及环向拉伸力学测试，研究其耐腐蚀性能和损伤规律，再基于强度性能和时温等效原理构建寿命预测模型，评估其长期服役性能。结果 两种非金属管试样宏观和微观形貌均未发现缺陷的产生；表面硬度无显著变化；红外光谱和氧化诱导分析发现材质存在分子链交联结构的破坏以及新的官能团羟基、羰基的引入。随着老化时间的延长，材料强度出现了明显的降低，且钢骨架复合管性能降低更显著。纤维增强复合管预测寿命可达到28年，钢骨架复合管预测寿命为23年。结论 非金属管对排污工况介质均具有良好的耐腐蚀性能，随着服役时间的增大，管材的老化敏感性增加，主要体现在分子结构逐步出现降解、抗氧化能力和强度下降。纤维增强复合管对于页岩气田排污工况具有更好的适用性。
      2024  Vol.  53(6):    74-79    [摘要](56)    [PDF](20)
    • 含硫注采系统生物群落结构与硫化物含量影响因素分析
      马天奇，陈刚，黄子萌，施里宇，董晨曦，高愈知
      目的 为高效开展H2S防治，对靖边采油厂杨米涧区块“注水-采油”系统微生物群落进行结构分析与功能预测，并对硫化物生成关键因素开展分析研究。方法 利用NovaSeq6000高通量测序方法对比了采出水、集输、水处理、注水4个阶段的水样生物群落差异性，利用FaPROTAX菌群功能分析方法对上述水样进行功能预测分析。结果 ①含硫油井中的脱硫菌门占比为16.7%~43.0%，显著高于集输、水处理和注水阶段，说明地层温度适宜的厌氧环境适于硫酸盐还原菌（SRB）生长繁殖，是产生H2S的主要原因；②含硫井O.3.1水样SRB和硝酸盐还原菌（NRB）在菌群中占比分别为33.02%和21.2%，但硝酸盐还原作用占比达到硫酸盐还原作用的2.3倍以上，说明NRB的存在对SRB具有明显的抑制作用。结论 持续配注硝酸盐质量浓度高于40 mg/L以上的注水，可显著抑制SRB生长，减少H2S的产生，保障现场安全生产。
      2024  Vol.  53(6):    80-87    [摘要](55)    [PDF](25)
    • 新疆油田稠油火驱采出井N80油管腐蚀失效分析
      陈登亚，邹俊刚，余成秀，孙江河，向红，曾德智
      目的 厘清新疆油田稠油火驱某采出井N80油管的腐蚀失效原因，明确腐蚀主控因素和腐蚀机理。方法 分析了火驱井油管服役井史和宏观腐蚀形貌，检验了失效油管的化学成分、金相组织和力学性能，利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对腐蚀产物进行物相分析。结果 失效油管的化学成分、力学性能均符合相关标准要求，金相组织无异常；油管以局部腐蚀为主，服役仅1年油管外径减少了1.89 mm；腐蚀产物层厚度达96 μm，主要由Fe2O3、FeCO3和FeOOH组成。结论 失效油管发生了高温环境下的CO2腐蚀和O2腐蚀，O2和Cl–的协同作用是导致油管局部腐蚀发展的主要原因，建议采用铝合金牺牲阳极短节进行防护，研究成果为火驱环境油管柱的腐蚀与防护提供了借鉴。
      2024  Vol.  53(6):    88-94    [摘要](56)    [PDF](23)
    • 某高含硫气井井口法兰螺栓断裂失效原因分析
      喻智明，张师博，袁曦，刘伏俊，毛汀
      目的 明确四川某高含硫气井井口法兰盘连接螺栓断裂失效的原因。方法 采用宏观观察、材质理化检测、断口形貌分析、微观腐蚀形貌和产物分析等方法，结合服役环境特征，对失效过程和原因进行分析。结果 螺栓材质理化指标中洛氏硬度高于35 HRC，且拉伸断后伸长率低于16%，断面收缩率低于50%，具有较高的应力腐蚀开裂敏感性；螺栓断口为脆性断口，断面上S元素质量分数高达9.67%，属于硫化物应力腐蚀开裂；螺栓腐蚀最严重部分集中在中间螺纹区，螺纹腐蚀路径向上下两侧拓展，腐蚀产物主要为Fe3O4，发生了严重的氧腐蚀。结论 螺栓在长期大气氧腐蚀和缝隙加速腐蚀的作用下，由中部至两端的螺纹逐渐被腐蚀破坏，法兰密封性能减弱，微渗漏的含硫气沿着腐蚀路径扩散聚集，叠加螺栓预紧力作用，最终导致螺栓发生硫化物应力腐蚀开裂失效。
      2024  Vol.  53(6):    95-101    [摘要](48)    [PDF](29)
    • 亚微米-微米级体膨颗粒调剖剂PAS的研制及应用
      李翔，郑玉飞，刘晓宇
      目的 为满足渤海油田高含水井组对小尺寸、高性能调剖剂颗粒的需求，利用丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为主剂、N, N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）和聚乙二醇双丙烯酸酯（PEGDA）为交联剂，纳米SiO2为改性剂，过硫酸铵（APS）和NaHSO3为引发剂，通过自由基聚合法合成固核结构亚微米-微米级体膨颗粒调剖剂（PAS）。方法 采用“预粉碎-球磨粉碎”两步法工艺研磨，然后通过红外表征了其分子结构，并研究温度、矿化度对其性能影响。利用填砂管模型驱替实验研究了PAS的注入性能、深部封堵能力、耐冲刷性能和提高采收率效果。结果 PAS在水溶液中分布均匀，在粒径中值为17.30 μm、温度为120 ℃、质量浓度为200000 mg/L条件下老化90 天，凝胶强度依然较高。封堵与提高采收率实验结果表明，在渗透率为3000 × 10-3 μm2的条件下，封堵率达到98.0 %以上，对非均质岩心提高采收率幅度大于22.8 %。结论 针对现场高孔高渗油藏开展现场试验，平均日增油达28.31 m3，稳油控水效果显著。
      2024  Vol.  53(6):    102-108    [摘要](63)    [PDF](19)
      • 分析计量与标准化
    • 基于粒子滤波算法的科氏流量计信号处理方法
      裴全斌，韩涛，徐明，侯阳，青青，陈正文，薛永鑫
      目的 科氏流量计可以直接测得流体的质量流量，针对科氏流量计的高精度测量需求，提出了一种基于粒子滤波的相位差算法。方法 通过分析科氏流量计信号的特点来建立振动信号系统的状态转移方程和观测方程，采用粒子滤波算法对信号幅值、角频率和相位参数进行跟踪，由更新的状态值计算出相位差。结果 仿真分析结果表明，与典型的希尔伯特变换法计算的结果相比，基于粒子滤波的相位计算结果的相对误差显著降低。结论 对实际的科氏流量计振动原始信号的处理结果表明，基于粒子滤波的算法可有效地应用于科氏流量计实测振动信号的处理，并在一定程度上提升了时间差或者相位差的测量精度。
      2024  Vol.  53(6):    109-113    [摘要](51)    [PDF](22)
    • 我国车用压缩天然气质量指标探讨
      朱华东，周理，刘锦韬，陈正华
      目的 针对中国目前车用压缩天然气（CNG）产品标准与相关标准不协调的问题,提出相对科学合理的质量指标，以促进CNG产业的高质量发展。方法 综合国内CNG气质现状和国内外CNG质量指标，确定GB 18047《车用压缩天然气》质量指标及在各个阶段的优化修订情况，并与国际上CNG质量指标进行对标分析。结果 当前CNG质量指标不能体现天然气清洁属性，且作为商品，CNG质量等级未进行分类，不利于公平公正的市场贸易发展。结论 从使用安全、环保、经济适应性和促进产业发展的视角提出了CNG质量指标建议：①根据高位发热量、总硫含量、H2S含量和氧气含量将CNG分为一类气和二类气；②增加一类气，建议其质量指标为：高位发热量34.0 MJ/m3、总硫质量浓度20 mg/m3、H2S质量浓度6 mg/m3、氧气体积分数0.1%；③保留GB 18047—2017质量指标作为二类气质量指标，保障特殊气源作为CNG利用；④水露点指标修改为“在汽车驾驶的特定地理区域内，在操作压力和环境温度低于–13 ℃的条件下，车用CNG中不应有液态水析出”。
      2024  Vol.  53(6):    114-119,134    [摘要](47)    [PDF](27)
    • 新型云定位TDLAS技术激光甲烷测量平台
      贾鹿，石国伟，程建鹏，李广亚，胡顺全，曾文
      目的 石油与天然气在生产、存储、运输等过程中进行甲烷的动态监测与预警十分关键，现有的激光甲烷测量装置在测量甲烷体积分数时无法同时对其进行定位，研究设计了一种新型云定位激光甲烷测量平台以解决此问题。方法 首先分析了激光甲烷检测及其定位原理，然后利用调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术完成新型云定位激光甲烷测量平台的软硬件设计，最后对测量平台进行了甲烷标气测试和定位现场测试。结果 测量平台对不同柱密度值的甲烷标准气体测量的最大相对误差为3.6%，重复性相对标准偏差小于1.88%，经度和纬度最大误差分别为1″和2″，有效监测距离为150 m。结论 新型云定位激光甲烷测量平台具有较好的准确性和稳定性，可以应用于燃气安全现场巡检。
      2024  Vol.  53(6):    120-126    [摘要](47)    [PDF](26)
      • 安全与环保
    • 掺氢天然气放空过程自燃影响因素分析
      杨明，朱永斌，田望，贾文龙，温川贤，任庆阳，吴瑕
      目的 天然气掺氢是大规模、长距离输氢的有效方式，但高压掺氢天然气在放空过程中，由于压力、温度、化学反应和静电摩擦等多种因素的作用而存在自燃风险，因此，对掺氢天然气放空自燃条件进行分析。方法 基于流体力学、化学反应和电场理论， 建立了放空过程流场、温度场、化学反应和电场耦合模型，研究了模型解耦求解算法；以西气东输一线管道某阀室放空管道为对象，分析了掺氢比、放空管内径、放空立管高度和放空压力对自燃的影响。结果 掺氢比、放空管内径、放空立管高度与放空压力增大均会导致放空管各区域内气体最高温度升高与OH–质量分数增大，而水平管长度对气体温度与OH–质量分数无显著影响；在最接近自燃的放空工况下，气体温度与OH–质量分数均未达到自燃条件。结论 该阀室放空管道在现有的设计及运行条件下放空掺氢天然气时，不具备发生自燃形成稳定燃烧火焰的条件。
      2024  Vol.  53(6):    127-134    [摘要](61)    [PDF](33)
    • 纯氢/掺氢管道小孔泄漏射流燃烧数值模拟
      徐智良，王露，金浩，胡汪兴，陈晓玮，齐琪
      目的 研究架空大规模纯氢/掺氢天然气管道在输运过程中可能发生的腐蚀穿孔问题，以解决因其所导致的泄漏燃烧安全事故。方法 基于气体燃烧动力学和计算流体力学（CFD）理论，建立了不同条件下的三维管道小孔泄漏模型，并使用CFD Fluent软件模拟了不同条件下的纯氢/掺氢天然气射流扩散火焰的燃烧特性。结果 模拟射流火焰与实验射流火焰高度相对误差仅为1.48%；随着输送压力与泄漏孔径的增大，射流火焰的高度显著增大，火焰温度峰值位置更远，危害性更强；随着掺氢比的增大，火焰峰值温度明显上升，射流火焰高度逐渐变小，当掺氢比从10%增至90%时，射流火焰高度下降了13.7%。结论 研究结果与实验结果基本吻合，可为纯氢/掺氢天然气管网输送设计参数的优化和火灾安全事故的处置提供数据支持与有效参考。
      2024  Vol.  53(6):    135-140    [摘要](65)    [PDF](23)
    • 水基岩屑荒漠土壤化可行性研究
      王茂仁，夏珍珍，查嘎拉·优玛卡，常思文，赵安洋
      目的 探究水基岩屑荒漠土壤化可行性及环境风险。方法 系统分析了水基岩屑的基本性能、土壤肥力、重金属及有机物污染特性，并开展了水基岩屑与荒漠土、碳汇林土壤混合后的种植实验。结果 水基岩屑中速效钾、有效锌和有效镁含量高；pH、含盐量、阳离子交换量和可溶性氯含量是土壤化主要制约因子，且重金属和有机污染物含量均低于标准；种植后，pH、含盐量、可溶性氯含量和速效钾含量依次平均下降了6.95%、60.67%、62.42%和11.00%，阳离子交换量和有机质含量依次平均升高557.98%和41.95%，土壤理化性能均有明显改善，混合土壤中植物成长情况均优于岩屑、荒漠土，推荐水基岩屑与荒漠土混合质量比8∶2至7∶3。结论 水基岩屑土壤化利用具有可行性，安全性较高，仍需要进一步研究突破制约因子局限的土壤改良剂，以提高肥力，并管控植物中污染物的富集风险，最终实现水基岩屑土壤化更高效安全的利用。
      2024  Vol.  53(6):    141-148    [摘要](48)    [PDF](19)

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