基于实时组分追踪的多气源非等温管网仿真方法

在管网公平开放的运行模式下,以天然气气质为基础的能量计量将逐渐成为天然气贸易的主流方式。为实现虚拟预测多气源管网关键节点天然气的实时组分,在结合非等温管流瞬态仿真模型和气体组分运移模型的基础上,建立了多气源天然气管网动态组分追踪模型。首先基于高精度的BWRS方程、稳态流动方程、焓方程、气体混合参数方程和边界条件得到管网运行初始条件,其次采用隐式中心差分法对管流控制方程和对流扩散方程进行离散,最后结合不同时空条件下的物性方程、混合参数关系式及边界条件,通过时间递推法和Newton—Rapshan算法求解得到天然气管网各节点的压力、流量、温度、组分等参数在整个瞬态时间域上的演化规律。研究结果表明:①建立的稳态模型仿真结果与TGNET模拟结果相比,系统压力和温度的最大绝对偏差分别为0.069 MPa和2.81 K,两者的甲烷和氢气摩尔分数结果基本一致;②建立的动态模型仿真结果与TGNET模拟结果相比,关键节点处压力、温度、甲烷和氢气摩尔分数的最大绝对偏差分别为0.078 MPa,2.22 K,1.54%和0.55%,模型预测的准确性高;③提出的多气源混合模型具有较强的通用性,可以适用于复杂拓扑结构的天然气管道系统的运行参数动态仿真和气体组分动态追踪。结论认为,提出的实时组分追踪方法可以为多气源非等温管网气体组分实时预测提供依据,进而为天然气管网能量计量以及管道仿真软件的国产化开发奠定理论基础。

煤炭地下气化采出气的脱碳工艺优化及能效分析

煤炭地下气化(underground coal gasification, UCG)产生的混合气由地下输送至地面进行集输和处理,为了以较低能耗脱除混合气中的CO_(2),使净化气中CO_(2)的摩尔分数低于3%,采用Aspen HYSYS软件对半贫液脱碳流程进行了敏感性分析、参数优化和流程优化,提出了一种节能降耗脱碳新工艺,并对新工艺进行了能效分析。流程模拟选用哌嗪活化的甲基二乙醇胺(PZ+MDEA+H_(2)O)作为吸收剂,在模拟半贫液脱碳流程的基础上,对吸收剂配比、再生塔进塔温度和吸收剂循环量等关键工艺参数进行了敏感性分析。进一步,以系统总等量功最小为目标,依次对半贫液脱碳工艺进行参数和流程优化,得到了脱碳新工艺,并对比分析了新工艺与相同条件下经典醇胺法脱碳工艺的能耗变化规律。研究结果表明:运用新工艺脱碳后,净化气中CO_(2)的摩尔分数为2.98%,满足《天然气》(GB 17820—2018)中一类天然气质量要求;新工艺消耗的系统等量功为15.03 MW,相比于同等条件下的半贫液脱碳工艺和经典醇胺法脱碳工艺分别降低了1.3%和5.5%。