CCUS超临界/密相CO_(2)管道内腐蚀研究进展

[目的]碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术是实现双碳战略的有效途径,具有广阔的应用前景。长距离CO_(2)管道输送是CCUS技术的重要一环,对于管道安全生产运行而言,管道内腐蚀是威胁CO_(2)管道安全的关键问题。[方法]围绕超临界CO_(2)为主相的腐蚀展开调研,综述了超临界/密相CO_(2)管道内腐蚀的研究成果,分析了相关研究成果之间存在的问题,并展望了其未来发展方向。[结果]重点介绍了超临界态和密相态下CO_(2)管道腐蚀的影响因素,阐述了温度、压力等工作参数对水与CO_(2)互溶程度的影响,解释了目前现有研究成果存在相互矛盾结果的原因,归纳了主要杂质气体对CO_(2)管道内腐蚀的影响机制,分析了在不同的CO_(2)相态下,腐蚀产物膜的结构、密度及完整性对腐蚀动力学的影响,整理了适用于超临界CO_(2)环境下的腐蚀特性表征技术,总结了适用于薄液膜超临界CO_(2)环境的腐蚀速率预测模型。[结论]要实现CO_(2)输送管道的安全平稳运行,目前超临界-密相CO_(2)输送管道腐蚀研究有待解决的问题包括:标准实验流程的建立;杂质耦合作用对腐蚀机理和腐蚀产物膜结构的影响;定量描述腐蚀产物膜的特性对基体的保护作用;水饱和CO_(2)相中薄液膜环境下的腐蚀电化学参数测量与分析;耦合多杂质相互作用下的超临界/密相CO_(2)腐蚀预测模型建立。

含水层地下储氢性能数值模拟

【目的】随着全球能源结构转型,含水层地下储氢技术因具有大规模储能潜力而成为研究热点,但氢气在含水层内流动规律研究尚不明确。为明确不同注采速率、相对渗透率滞后性及天然气掺氢比对含水层储氢性能的影响,使用CMG(Computer Modelling Group)软件开展不同工况下的含水层储氢模拟。【方法】通过建立动态模型,模拟相对渗透率滞后效应不同时注入速率为2.5×10^(5) m^(3)/d、5×10^(5) m^(3)/d,采出速率为2.5×10^(5) m^(3)/d、5×10^(5) m^(3)/d,天然气掺氢比为10%、25%条件下的含水层储氢工况,分析相关因素对氢气在含水层中的扩散与储存的影响。【结果】较高的注入速率与采出速率都会降低含水层的储氢性能,较高的注入速率降低了相同时间内储存与回采的氢气体积,增大了储层压力;较高的采出速率减少了回采的氢气体积,导致更多氢气滞留在含水层内,增大了储层压力。相对渗透率滞后效应不可避免地导致氢气回采量减少,造成氢能浪费。天然气掺氢比的差异对储氢性能影响不大,但与纯氢相比,掺氢的气体回采能力更强,生产井水积聚的风险更大。【结论】研究结果为含水层地下储氢的优化和实现大规模储氢提供了参考与技术支持。建议后续研究更多掺氢比工况下的相对渗透率曲线,以确保掺氢储存的可靠性。

“双碳”战略下中国CCUS技术现状及发展建议

碳捕集、封存与利用(Carbon Capture Utilization and Storage,CCUS)是当前能够大规模降低工业CO_(2)排放的有效方式。通过系统分析国内外CCUS关键环节的发展现状,发现燃烧后CO_(2)捕集技术较成熟,燃烧前捕集技术分离系统较复杂,富氧燃烧技术制氧电耗大,三者要达到工业应用均需继续降低CO_(2)捕集成本及能耗。中国在CO_(2)管输工艺、管输安全及管输标准等方面已具备一定的技术实力,但缺乏工程验证和CO_(2)管道技术系列标准;CO_(2)封存项目规模较小,在回注方案、地面工艺系统及CO_(2)泄漏监测等方面尚未到工业化推广要求;CO_(2)在油气田开发、化工生产等领域的利用积累了丰富经验,但利用量较低,未来应从提高封存量和利用量两方面入手,降低CO_(2)封存成本。研究结果可为CCUS工程示范和商业化发展提供参考。