气体杂质对CO_(2)物性和管输特性的影响

CO_(2)管道输送是CCUS(碳捕集、利用与封存)技术的重要环节。利用PR(Peng-Robinson)方程对管输不同相态纯CO_(2)物性参数进行了计算,并拟合了密度与温度、压力的相关经验公式;采用PR方程开展了含H_(2)S、H_(2)、CH_(4)、N_(2)、O_(2)等气体杂质CO_(2)多元体系物性、相特性计算。依托某油田CO_(2)管输示范工程,利用OLGA(全动态多相流模拟计算软件)和HYSYS(石油化工工艺流程模拟软件)计算分析了输送含有不同杂质种类和含量的CO_(2)气源对于增压功率、换热功率,管道沿程温降、压降,以及管输能力的影响。结果表明,杂质通过影响泡点线、露点线使两相区扩大,其中H_(2)和N_(2)扩大的区域最大;H_(2)、CH_(4)和H_(2)S会增大站场压缩机和换热器总功耗;杂质的添加将增大管道沿程温降和压降,其中H_(2)的影响最大;H_(2)S会略微增大管输能力,其他杂质均会降低管输能力。

钢渣基胶凝材料强度试验与充填料浆管输特性研究

以某选矿高泥全尾砂为骨料,进行新型钢渣基充填胶凝材料强度试验。在胶砂比和料浆浓度相同条件下,该高泥全尾砂充填体强度显著高于42.5水泥,且成本更低。在此基础上,开展不同料浆浓度和胶砂比的高泥全尾砂充填料浆的管输特性试验,包括料浆的流动性参数和稳定性参数,并建立充填料浆管输特性数学模型。结果表明:当料浆浓度提高时,充填料浆稠度、泌水率、分层度均逐渐减小;当胶砂比增大时,料浆稠度逐渐增大,而泌水率逐渐减小。

戈壁砂和棒磨砂骨料充填料浆管输特性试验

基于利用戈壁砂替代棒磨砂骨料来降低充填采矿成本的目的,开展两种骨料充填料浆管道输送特性试验。首先进行戈壁砂和棒磨砂两种骨料的粒径级配分析,结果显示两种充填骨料的粒径级配基本相同。然后采用L管试验装置,对两种骨料的充填料浆进行流变特性对比试验。结果表明:在相同条件下,当质量浓度小于82%,两种骨料充填料浆流变特性不存在本质上的差异;当料浆质量浓度大于82%时,戈壁砂充填料浆流变特性优于棒磨砂;当充填管径大于130mm时,两种骨料充填料浆流变特性基本相同;当充填管径小于130mm和质量浓度小于82%时,戈壁砂充填料浆流变特性优于棒磨砂。由试验结果可知,当料浆质量浓度小于82%和管径小于130mm的管道输送条件下,戈壁砂替代棒磨砂充填料浆的管输特性没有变化。采用高浓度和大管径管道输送时,戈壁砂充填料浆更有利于管道输送。由此表明,金川矿山充填采矿中利用廉价的戈壁砂替代棒磨砂骨料,能够降低充填成本,提高充填采矿经济效益。

基于FLUENT的全尾砂充填料浆输送特性模拟与分析

为了揭示矿山全尾砂充填料浆的管输特性,以鞍钢张家湾铁矿的充填系统为例,对全尾砂充填料浆在实际质量分数和流量下的输送特性进行FLUENT模拟和分析,研究结果显示:灰砂比为1∶8、质量分数为70%~72%的料浆在几何倍线3~4的实际充填作业中可以实现自流输送;当充填流量一定时,质量分数72%的料浆相对于70%的料浆流动状态更加稳定,呈现更好的结构流状态,故而在满足充填系统能够自流输送的前提下,料浆质量分数的增大可以提高充填系统的输送稳定性;相同质量分数下,沿程压力损失与入口流量呈正相关。

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合,基于正交试验设计方案,开展了48组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验,并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时,基于响应曲面法原理,以塌落度和泌水率达到最优为目标,对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明,混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同,料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体,屈服应力主要影响因素是料浆浓度,粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为0.62、胶砂比为1∶5、料浆质量浓度为81.85%时,料浆塌落度为27.24 cm、泌水率为9.25%,满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。

原油管输过程中的不可避免损失

在保证原油安全经济输送的条件下,将管输过程中的损失分为可避免损失和不可避免损失。综合考虑输油过程中油品流型、流态随管输温度变化的特点,提出了按析蜡点、流态转变温度和反常点等管输特性温度,将站间输油管道划分为不同输送区间的方法,推导出了油品在不同流动状态下的不可避免损失计算式。以大庆某输油管道为例,分析了实际输送过程中不同输送区间内的不可避免损失,为原油管道节能输送提供了一定理论依据。

掺石灰石粉的混合骨料充填料浆配比优化研究

针对金川矿山采用的废石-棒磨砂混合粗骨料级配不良,导致充填料浆离析的问题,通过掺石灰石粉来改善骨料级配,进一步改善充填效果。对骨料进行了物化分析,在此基础上开展了混合骨料粒径级配分析,并进行了掺石灰石粉混合骨料充填体强度试验和料浆管输特性试验;根据试验结果采用BP神经网络建立模型对充填体强度和料浆管输特性进行预测,并进行了混合骨料充填料浆配比优化。研究表明:掺入适量的石灰石粉,不仅能有效改善粒径级配,提高充填体强度,而且能提高充填料浆流动性,对充填料浆管输特性有益,能明显改善充填效果;充填料浆优化配比为胶凝材料添加量310 kg/m^(3),石灰石粉掺量12.3%,料浆质量浓度80%,经过工业充填时取样验证,其塌落度、稠度、泌水率以及3 d、7 d和28 d抗压强度分别为25.41 cm、9.31 cm、6.7%、2.7 MPa、5.1 MPa和10.6 MPa,均满足矿山工业充填的要求,并且单位充填成本较原来降低了21%。