地下煤制气制取液化天然气和液氢工艺研究

目的脱除地下煤制气中的酸气,将地下煤制气中的CH_(4)和H_(2)分离出来并液化。方法对常见的分离方法进行对比,确定采用低温精馏法对煤制气进行脱酸气、分离CH_(4)和H_(2)并液化。根据低温精馏法的原理,设计了一种全新的地下煤制气脱酸气、分离CH_(4)和H_(2)并液化的工艺流程,该工艺主要由两个精馏塔、一个两相分离器和三级氦膨胀制冷系统组成。同时利用HYSYS软件对其进行模拟分析,确定最优参数。结果该工艺可以将地下煤制气中CO_(2)的摩尔分数脱除到0,H_(2)S的摩尔分数脱除到3.65×10-14,满足处理要求。同时可以实现CH_(4)回收率为99.97%,加压液化天然气(PLNG)的摩尔分数为99.97%,H_(2)的回收率为98.30%,液氢(LH_(2))的摩尔分数为99.99%。结论该工艺可以有效利用地下煤制气制取PLNG和LH_(2),且所需能耗较传统工艺能耗降低了11.64%,具有较高的经济效益。

掺氢天然气管道能耗和碳排放模型优化研究

目的天然气管道掺氢可实现氢气长距离、大规模、低成本运输,但也会带来一系列问题。考虑到掺氢比对压缩机性能、管道能耗和碳排放的影响,创新性地提出了掺氢天然气管道能耗和碳排放优化模型,并对站场运行模式进行全面分析。方法结合模型特点,提出改进霜冰优化算法(IRIME算法),并与其他算法进行对比得出,IRIME算法在收敛速度和收敛精度上准确性较高。结果以某输气管道为例,使用IRIME算法求解模型,结果表明,与实际运行工况相比,总能耗和总碳排放量等均降低;与不掺氢工况相比,掺氢后出口压力和出口温度均增高;压降、燃驱压缩机组效率、电驱压缩机组效率、压缩机组平均效率、天然气碳排放量、电能碳排放量、总碳排放量、耗电量、耗气量、总能耗均降低。结论与不掺氢相比,当掺氢比为5%、10%、15%和20%时,总能耗分别降低了2.00%、4.70%、7.00%和9.83%,总碳排放量分别降低了2.99%、5.36%、8.32%和10.68%,对现场运行具有一定指导意义。

基于碳排放分析的陕京天然气管网优化技术

为降低天然气管网碳排放量,基于不同能源结构,提出了天然气管网低碳运行优化模型。使用测试函数对比分析麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)、鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和人工蜂鸟算法(artificial hummingbird algorithm,AHA),结果表明AHA算法的优化性能较好。以陕京天然气管网为例,建立以碳排放量最小为目标的碳排放优化模型,采用AHA算法求解模型,结果表明:能耗优化方案(目标1方案)倾向使用天然气,碳排放优化方案(目标2方案)倾向使用电能;目标1方案降低能耗21.75%,目标2方案降低能耗21.32%,而目标1方案降低碳排放量21.18%,而目标2方案降低碳排放量24.06%,故碳排放优化方案可使管网碳排放量最低,但无法使管网能耗最低。综上,本文建立的优化模型能够实现管网能耗优化与碳排放优化等功能,助力建设智慧管网。