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Demonstration of a small‐scale power generator using supercritical CO_(2)
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作者 Ligeng Li Hua Tian +7 位作者 Xin Lin Xianyu Zeng Yurong Wang Weilin Zhuge Lingfeng Shi Xuan Wang Xingyu Liang Gequn Shu 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期269-290,共22页
The supercritical CO_(2)(sCO_(2))power cycle could improve efficiencies for a wide range of thermal power plants.The sCO_(2)turbine generator plays an important role in the sCO_(2)power cycle by directly converting th... The supercritical CO_(2)(sCO_(2))power cycle could improve efficiencies for a wide range of thermal power plants.The sCO_(2)turbine generator plays an important role in the sCO_(2)power cycle by directly converting thermal energy into mechanical work and electric power.The operation of the generator encounters challenges,including high temperature,high pressure,high rotational speed,and other engineering problems,such as leakage.Experimental studies of sCO_(2)turbines are insufficient because of the significant difficulties in turbine manufacturing and system construction.Unlike most experimental investigations that primarily focus on 100 kW‐or MW‐scale power generation systems,we consider,for the first time,a small‐scale power generator using sCO_(2).A partial admission axial turbine was designed and manufactured with a rated rotational speed of 40,000 rpm,and a CO_(2)transcritical power cycle test loop was constructed to validate the performance of our manufactured generator.A resistant gas was proposed in the constructed turbine expander to solve the leakage issue.Both dynamic and steady performances were investigated.The results indicated that a peak electric power of 11.55 kW was achieved at 29,369 rpm.The maximum total efficiency of the turbo‐generator was 58.98%,which was affected by both the turbine rotational speed and pressure ratio,according to the proposed performance map. 展开更多
关键词 GENERATOR performance map power generation supercritical co_(2) TURBINE
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Multi-objective optimization and evaluation of supercritical CO_(2) Brayton cycle for nuclear power generation
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作者 Guo-Peng Yu Yong-Feng Cheng +1 位作者 Na Zhang Ping-Jian Ming 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期183-209,共27页
The supercritical CO_(2) Brayton cycle is considered a promising energy conversion system for Generation IV reactors for its simple layout,compact structure,and high cycle efficiency.Mathematical models of four Brayto... The supercritical CO_(2) Brayton cycle is considered a promising energy conversion system for Generation IV reactors for its simple layout,compact structure,and high cycle efficiency.Mathematical models of four Brayton cycle layouts are developed in this study for different reactors to reduce the cost and increase the thermohydraulic performance of nuclear power generation to promote the commercialization of nuclear energy.Parametric analysis,multi-objective optimizations,and four decision-making methods are applied to obtain each Brayton scheme’s optimal thermohydraulic and economic indexes.Results show that for the same design thermal power scale of reactors,the higher the core’s exit temperature,the better the Brayton cycle’s thermo-economic performance.Among the four-cycle layouts,the recompression cycle(RC)has the best overall performance,followed by the simple recuperation cycle(SR)and the intercooling cycle(IC),and the worst is the reheating cycle(RH).However,RH has the lowest total cost of investment(C_(tot))of$1619.85 million,and IC has the lowest levelized cost of energy(LCOE)of 0.012$/(kWh).The nuclear Brayton cycle system’s overall performance has been improved due to optimization.The performance of the molten salt reactor combined with the intercooling cycle(MSR-IC)scheme has the greatest improvement,with the net output power(W_(net)),thermal efficiencyη_(t),and exergy efficiency(η_(e))improved by 8.58%,8.58%,and 11.21%,respectively.The performance of the lead-cooled fast reactor combined with the simple recuperation cycle scheme was optimized to increase C_(tot) by 27.78%.In comparison,the internal rate of return(IRR)increased by only 7.8%,which is not friendly to investors with limited funds.For the nuclear Brayton cycle,the molten salt reactor combined with the recompression cycle scheme should receive priority,and the gas-cooled fast reactor combined with the reheating cycle scheme should be considered carefully. 展开更多
关键词 supercritical co_(2)Brayton cycle Nuclear power generation Thermo-economic analysis Multi-objective optimization Decision-making methods
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多种构型超临界CO_(2)循环热力学解构分析与参数优化
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作者 张斌 刘嘉楷 +1 位作者 张逸飞 辛团团 《节能技术》 CAS 2024年第2期143-149,共7页
新型超临界CO_(2)(S-CO_(2))循环可通过流程改良提高效率,构型复杂多样。为了直观阐明各种流程改良措施对循环效率提升的作用机制,本文将预压缩、后压缩、再压缩、间冷、再热等五种构型的S-CO_(2)循环解构为若干热功转换过程,建立各解... 新型超临界CO_(2)(S-CO_(2))循环可通过流程改良提高效率,构型复杂多样。为了直观阐明各种流程改良措施对循环效率提升的作用机制,本文将预压缩、后压缩、再压缩、间冷、再热等五种构型的S-CO_(2)循环解构为若干热功转换过程,建立各解构过程与循环效率之间的关联方程,进而开展流程参数优化。研究结果表明,预压缩、后压缩和再压缩方案均是通过增加压缩耗功,减少吸热量实现循环效率提升,其中再压缩方案效果最优,再压缩流量优化后循环效率提高5.1%;采用部分间冷方案,可有效降低压缩功耗,同时避免高品位热量贬值,间冷压力优化后循环效率提高2.2%;再热方案在不改变压缩耗功的前提下,增加透平出功,再热压力优化后循环效率提高1.9%;最后,循环联用再压缩、间冷和再热三种节能措施,可使效率提高9.3%。 展开更多
关键词 超临界co_(2)循环 流程改良 热力学优化 过程解构分析 热功等效转换
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镁橄榄石对油井水泥抗CO_(2)腐蚀性能的影响
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作者 郑怡杰 龚鹏 +4 位作者 邓卓然 何鑫 张春梅 梅开元 程小伟 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2024年第2期151-163,共13页
【目的】研究镁橄榄石掺加对减轻超临界CO_(2)环境下油井水泥石的腐蚀渗透性能。【方法】以镁橄榄石粉为外掺料配制不同的油井水泥,分析温度为150℃,CO_(2)总压为50 MPa条件下镁橄榄石水泥石的抗压强度,优选出镁橄榄石粉的最佳掺量;利... 【目的】研究镁橄榄石掺加对减轻超临界CO_(2)环境下油井水泥石的腐蚀渗透性能。【方法】以镁橄榄石粉为外掺料配制不同的油井水泥,分析温度为150℃,CO_(2)总压为50 MPa条件下镁橄榄石水泥石的抗压强度,优选出镁橄榄石粉的最佳掺量;利用渗透率、热重分析(thermo gravimetric analysis,TGA)、X射线衍射(X-Ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进行测试,评价镁橄榄石对油井水泥石抗CO_(2)腐蚀性能的影响,分析镁橄榄石对油井水泥石抗CO_(2)腐蚀的作用机制。【结果】镁橄榄石粉的掺入不会影响油井水泥的流动度,当镁橄榄石粉的质量分数为2%时,对比腐蚀前油井水泥石的,抗压强度提高35.47%,渗透率降低0.0104 m D;腐蚀28 d后,镁橄榄石水泥石的抗压强度为空白水泥石的193.71%,且仍高于腐蚀前。【结论】镁橄榄石是一种抗CO_(2)腐蚀外加剂,能提升油井水泥的抗CO_(2)腐蚀性能。 展开更多
关键词 镁橄榄石 超临界二氧化碳 腐蚀 油井水泥石
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面向余热回收的超临界CO_(2)动力循环高级[火用]分析
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作者 姜悦茂 王顺森 +2 位作者 吴杰鹏 颜晓江 宋立明 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期43-55,共13页
针对常规[火用]分析方法不能揭示部件总[火用]损中那部分是由自身不可逆性造成的以及有多少可以通过优化而避免的问题,对面向余热回收的超临界CO_(2)动力循环进行了高级[火用]分析,找出[火用]损来源,探究部件真实提升潜能。首先,从热力... 针对常规[火用]分析方法不能揭示部件总[火用]损中那部分是由自身不可逆性造成的以及有多少可以通过优化而避免的问题,对面向余热回收的超临界CO_(2)动力循环进行了高级[火用]分析,找出[火用]损来源,探究部件真实提升潜能。首先,从热力学、经济与紧凑性3个角度对回热式循环余热回收系统进行了多目标优化,进行了热经济与常规[火用]分析;继而,将每个部件的[火用]损细分为内源可避免、内源不可避免、外源可避免与外源不可避免4部分,进行了高级[火用]分析;最后,比较了常规[火用]与高级[火用]分析结果,揭示了常规[火用]分析方法的局限性。结果表明,经优化后系统净发电量、平准化度电成本与单位功率面积分别为6.24 MW、4.48美分/(kW·h)与0.19 m^(2)/kW;回热器总[火用]损率最高,约为36.7%。由于关键设备技术限制,系统极限[火用]效率相比理想工况低约7%,系统总[火用]损主要由部件自身不可逆性产生,其中有42.9%可通过部件改进而减少。在不同燃机工况下,透平具有最高的内源可避免[火用]损率。 展开更多
关键词 余热回收 超临界co_(2)动力循环 多目标优化 热经济分析 高级[火用]分析
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高温超临界CO_(2)工况下气源纯度对油套管腐蚀行为的影响
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作者 邢希金 王贝 +3 位作者 谷林 刘大康 王修云 张雷 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期7-11,共5页
为明确CO_(2)驱油过程中,CO_(2)气源纯度对管材服役性能的影响,采用高温高压反应釜模拟了高温超临界CO_(2)工况,对N80及13Cr油套管开展了腐蚀模拟试验,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法对腐蚀产物膜进行了分析。结... 为明确CO_(2)驱油过程中,CO_(2)气源纯度对管材服役性能的影响,采用高温高压反应釜模拟了高温超临界CO_(2)工况,对N80及13Cr油套管开展了腐蚀模拟试验,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法对腐蚀产物膜进行了分析。结果表明:N80及13Cr试样在低纯度的CO_(2)中腐蚀更为严重,且13Cr存在严重点蚀风险。其主要原因为高压下,低纯度的CO_(2)会使溶液中溶氧量上升并引发N80及13Cr发生严重的氧腐蚀。因此,在采用CO_(2)驱油技术时,应严格控制气源纯度。 展开更多
关键词 超临界co_(2) N80钢 13Cr钢 co_(2)腐蚀 氧腐蚀
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Y油田CO_(2)驱区块原油集输工艺腐蚀防护技术应用
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作者 唐灵箭 常联东 丛林 《油气田地面工程》 2024年第2期74-77,共4页
随着油田从传统高耗能生产模式向绿色低碳模式转型,CCUS-EOR技术逐步成为技术攻关与应用的新方向。在CO_(2)驱采出液中,高浓度的CO_(2)与水结合会对集输系统的碳钢管道、设备等造成一定的腐蚀,减少管道和设备的使用寿命。为了解决集输... 随着油田从传统高耗能生产模式向绿色低碳模式转型,CCUS-EOR技术逐步成为技术攻关与应用的新方向。在CO_(2)驱采出液中,高浓度的CO_(2)与水结合会对集输系统的碳钢管道、设备等造成一定的腐蚀,减少管道和设备的使用寿命。为了解决集输系统腐蚀问题并降低建设投资,通过室内模拟实验,明确了CO_(2)驱集输系统各节点腐蚀特点;通过对现场监测集输节点油井、集油管道、计量间、转油站、联合站等腐蚀数据分析,证明了CO_(2)含量越高,腐蚀性越强,验证了碳钢、不锈钢、双金属、玻璃钢、复合管等多种材质在CO_(2)驱集输工况下的腐蚀特点,提出了材质、涂层、缓蚀剂等适用的防腐技术。2014年开始在Y油田S16区块进行了CO_(2)驱集输系统腐蚀防护技术应用,该技术防腐效果较好,大幅降低了建设投资,具有一定的推广应用价值。 展开更多
关键词 CCUS co_(2)驱 集输系统 防腐 涂层 缓蚀剂
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电力系统中CO_(2)捕集设备的优化措施
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作者 李建新 《今日自动化》 2024年第4期83-85,共3页
文章分析了电力系统中CO_(2)捕集技术原理,建立了全面的性能评估体系,并提出了基于先进材料的优化措施,包括吸附剂和膜分离材料的改进,以提高捕集设备的吸附和分离效率。同时,从工艺和控制系统出发,研究了工作参数调整、流程集成改良,... 文章分析了电力系统中CO_(2)捕集技术原理,建立了全面的性能评估体系,并提出了基于先进材料的优化措施,包括吸附剂和膜分离材料的改进,以提高捕集设备的吸附和分离效率。同时,从工艺和控制系统出发,研究了工作参数调整、流程集成改良,以及自适应控制策略和智能监测系统的创新。通过实验设计和模拟验证,验证了这些优化措施的有效性,为电力系统中CO_(2)捕集技术的可持续发展提供了有力支持。 展开更多
关键词 co_(2)捕集 电力系统 优化措施
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超临界CO_(2)腐蚀对耐热材料力学性能影响研究进展
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作者 王梦瑶 梁志远 +3 位作者 桂雍 郭亭山 邵怀爽 赵钦新 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期6709-6717,共9页
超临界二氧化碳循环系统为清洁能源发展提供了新途径,但高温与含碳环境对耐热材料力学性能和抗腐蚀性能等提出了新的挑战。温度过高时,结构材料在抗氧化性和结构完整性等方面性能要更优异,超临界CO_(2)环境下腐蚀与渗碳综合作用会使耐... 超临界二氧化碳循环系统为清洁能源发展提供了新途径,但高温与含碳环境对耐热材料力学性能和抗腐蚀性能等提出了新的挑战。温度过高时,结构材料在抗氧化性和结构完整性等方面性能要更优异,超临界CO_(2)环境下腐蚀与渗碳综合作用会使耐热钢形成碳化物,造成其抗氧化性和力学性能降低。因此,建立安全稳定超临界CO_(2)循环发电系统的前提是明确在超临界CO_(2)环境中候选材料的最高长时使用温度,以及确定腐蚀与渗碳的综合作用对候选材料的蠕变性能与抗渗碳能力的影响。该文总结国内外关于超临界二氧化碳腐蚀对耐热钢、镍基合金等耐热材料力学性能影响的研究现状,分析合金成分、温度、压力、杂质等因素对耐热材料力学性能的影响规律,讨论渗碳对于裂纹生长以及裂纹扩展等的影响机理,并提出目前实验以及分析的不足之处及未来的发展方向。 展开更多
关键词 超临界co_(2)动力系统 腐蚀 力学性能 耐热钢 蠕变
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压缩机透平分轴布置的超临界CO_(2)简单回热循环动态特性
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作者 张一帆 李红智 +4 位作者 刘岗 杨玉 李凯伦 周毓佳 雷贤良 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期4116-4126,共11页
超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统配合高温颗粒储热系统,被认为是新一代光热发电机组的重要技术路线之一。深入研究超临界CO_(2)布雷顿循环动态特性,是实现新一代光热发电机组高效、灵活设计和运行的重要基础。该文以西安热工研究院有限... 超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统配合高温颗粒储热系统,被认为是新一代光热发电机组的重要技术路线之一。深入研究超临界CO_(2)布雷顿循环动态特性,是实现新一代光热发电机组高效、灵活设计和运行的重要基础。该文以西安热工研究院有限公司耦合颗粒换热器的超临界CO_(2)布雷顿循环机组为对象,构建了动态仿真模型,并进行动态仿真计算。该机组采用透平压缩机分轴布置的形式。结果显示:相对于颗粒/循环冷却水入口温度阶跃变化的工况,系统在颗粒/循环冷却水流量阶跃变化工况中响应更快、能够更快地达到新的稳定状态。压缩机转速扰动对系统流量影响迅速且明显,压缩机转速调节可以作为系统流量控制的重要手段。透平在不同流量下最优转速不同,当透平转速变化后更接近最优转速时机组循环净效率增高,反之降低。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 太阳能热发电 动态仿真模型 阶跃扰动 动态特性
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燃煤火力发电机组与钙基CO_(2)捕集系统的一体化设计与分析
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作者 张学镭 王高锋 张卓远 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期7173-7183,共11页
燃煤机组捕集CO_(2)对于我国“双碳”目标的实现至关重要。将燃煤发电机组和钙基碳捕集系统进行一体化集成,改造锅炉受热面布置与热力系统的配置,可提升系统能量集成度;分别构建基于蒸汽朗肯循环(steam rankine cycle,SRC)和SCO_(2)-蒸... 燃煤机组捕集CO_(2)对于我国“双碳”目标的实现至关重要。将燃煤发电机组和钙基碳捕集系统进行一体化集成,改造锅炉受热面布置与热力系统的配置,可提升系统能量集成度;分别构建基于蒸汽朗肯循环(steam rankine cycle,SRC)和SCO_(2)-蒸汽联合循环(SCO_(2)-steamcombinedcycle,CSCC)的发电、碳捕集一体化系统,利用?方法和热效率法计算其热力性能,基于平准化发电成本和碳捕集成本评价其经济性。结果表明,CSCC一体化系统?效率为39.05%,捕集CO_(2)造成的?效率损失为3.91%;利用SCO_(2)替代水蒸汽回收碳捕集系统余热能够减少?损失,使得CSCC一体化系统性能优于SRC一体化系统;CSCC一体化系统的平准化发电成本为654.9元/(MW·h),碳捕集成本为135.1元/t CO_(2)。一体化系统可实现燃料化学能和碳捕集余热的一体化协同转化和高效利用,并能降低碳捕集成本。 展开更多
关键词 co_(2)捕集 燃煤电厂 Sco_(2)循环 能量集成 ?分析
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太阳能热发电中超临界压力CO_(2)在渐扩变截面圆管内冷却传热强化机理 被引量:1
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作者 何吉祥 朱兵国 +1 位作者 彭斌 党兴武 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期249-256,共8页
采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO_(2)(S-CO_(2))在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明,在相同换热面积下,相比较于等截面圆管,水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30&... 采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO_(2)(S-CO_(2))在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明,在相同换热面积下,相比较于等截面圆管,水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30°倾斜渐扩管提高了33.12%;水平渐扩管的压降降低了53.87%,30°渐扩管降低了9.86%。采用综合性能评价准则PEC,得到水平渐扩管的综合性能最优。基于S-CO_(2)在拟临界温度Tpc处发生“类相变”的假设,获得了类液膜厚度沿管长方向的分布规律,在同一截面处,30°渐扩管的类液膜厚度最小,等截面圆管的类液膜厚度最大,从超临界态类两相的角度解释了强化传热。 展开更多
关键词 太阳能热发电 超临界压力co_(2) 数值模拟 布雷顿循环 传热强化 渐扩管
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超临界CO_(2)环境下典型汽轮机关键部件用材腐蚀行为研究
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作者 李全德 龚显龙 +7 位作者 倪荣 廖健鑫 田瑞青 隆彬 巩秀芳 郭亭山 梁志远 赵钦新 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1790-1799,共10页
为了解超临界CO_(2)环境下3种典型汽轮机高温部件材料(耐热钢1Cr10Mo1NiWVNbN、Co3W3与高温镍基合金IN718)的腐蚀行为,本文采用材料腐蚀增重、腐蚀产物微观表征与腐蚀热力学计算相结合的方法获得了这3种材料表面腐蚀产物的形成与变化规... 为了解超临界CO_(2)环境下3种典型汽轮机高温部件材料(耐热钢1Cr10Mo1NiWVNbN、Co3W3与高温镍基合金IN718)的腐蚀行为,本文采用材料腐蚀增重、腐蚀产物微观表征与腐蚀热力学计算相结合的方法获得了这3种材料表面腐蚀产物的形成与变化规律。结果表明,超临界CO_(2)环境下IN718的腐蚀增重远低于两种耐热钢的腐蚀增重,两种耐热钢腐蚀增重曲线符合抛物线型腐蚀规律,说明腐蚀过程受离子扩散控制。结合腐蚀反应自由能变化与产物反应平衡氧分压可知,3种材料在该环境下同时发生氧化和碳化反应,高温镍基合金IN718表面腐蚀产物主要由Cr_(2)O_(3)构成,而耐热钢1Cr10Mo1NiWVNbN和Co3W3表面腐蚀产物为Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)和(Fe,Cr)_(3)O_(4),且碳化反应严重,形成Fe与Cr碳化物。由腐蚀增重、腐蚀产物和碳化产物厚度可知,该超临界CO_(2)环境下3种材料的抗腐蚀性能依次为:IN718>Co3W3>1Cr10Mo1NiWVNbN。 展开更多
关键词 腐蚀 超临界co_(2) 汽轮机
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总压对L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中腐蚀行为的影响 被引量:1
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作者 唐鑫 廖柯熹 +1 位作者 黄元洁 何国玺 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第6期75-81,共7页
为明确总压对钢材在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中腐蚀行为的影响,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪、3D光学轮廓仪等仪器,探究了不同总压对L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中腐蚀行为的影响。结果表明... 为明确总压对钢材在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中腐蚀行为的影响,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪、3D光学轮廓仪等仪器,探究了不同总压对L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中腐蚀行为的影响。结果表明:总压在0.2~1.5 MPa范围内改变时,L360NS钢的均匀腐蚀速率随着总压的增大而升高。原因是总压增大导致溶液中气体含量增大,腐蚀反应动力学加快,加剧腐蚀。腐蚀产物膜底层为楔状和晶粒状产物掺混,表层为颗粒状,产物组成为FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)、FeS、FeS_(2)。总压增大,腐蚀坑数量增多,且出现横向、纵向扩展,局部腐蚀程度加深,这是由于腐蚀产物FeCO_(3)、Fe硫化物与Fe_(2)O_(3)等氧化物对基体的保护不均匀。 展开更多
关键词 总压 co_(2)/H_(2)S/O_(2)体系 3D显微镜 局部腐蚀
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超临界CO_(2)材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究
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作者 郭亭山 梁志远 赵钦新 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期136-145,共10页
针对超临界CO_(2)动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO_(2)环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO_(2)在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的... 针对超临界CO_(2)动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO_(2)环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO_(2)在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe_(3)O_(4)层、内侧FeCr_(2)O_(4)层,氧化层内部主要为C 23 C 6型碳化物;CO_(2)优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO_(2)发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO_(2)材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 分子动力学 腐蚀热力学 高温腐蚀
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S30408管材及其焊缝在超临界CO_(2)环境下的腐蚀行为研究
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作者 杨万欢 钟巍华 +1 位作者 李伸 张东旭 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1972-1979,共8页
在超临界CO_(2)环境下对S30408管及其焊缝进行了320℃和500℃两种温度下的腐蚀实验,利用XRD、XPS、FE-SEM和EDS对腐蚀产物进行了表征,分析了温度对S30408管及其焊缝在超临界环境下的腐蚀产物及腐蚀机理的影响。实验结果表明,经320 h腐蚀... 在超临界CO_(2)环境下对S30408管及其焊缝进行了320℃和500℃两种温度下的腐蚀实验,利用XRD、XPS、FE-SEM和EDS对腐蚀产物进行了表征,分析了温度对S30408管及其焊缝在超临界环境下的腐蚀产物及腐蚀机理的影响。实验结果表明,经320 h腐蚀后,高温下S30408管及其焊缝发生了明显的腐蚀,同时观察到了腐蚀裂纹扩展及腐蚀物脱落的现象。管道及焊缝内壁的腐蚀是由氧化和碳化造成的,其腐蚀产物以Fe、Cr的氧化物及碳化物为主。焊缝在高温下产生大块结痂状腐蚀产物,管道及焊缝在500℃时出现了明显的沿晶腐蚀开裂。这种裂纹很容易扩展到管道内部,造成材料失效,对管道和整个设备的安全构成极大威胁。 展开更多
关键词 超临界co_(2) S30408管材 焊缝 腐蚀行为 裂纹扩展
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温度和O_(2)含量在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中对输气管道的腐蚀行为研究 被引量:4
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作者 何国玺 唐鑫 +3 位作者 冷吉辉 廖柯熹 邹庆 田志远 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期285-294,共10页
目的 为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中不同O_(2)含量(物质的量分数0%~2%)和不同温度(60~180℃)工况下的腐蚀行为。方法 以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设... 目的 为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中不同O_(2)含量(物质的量分数0%~2%)和不同温度(60~180℃)工况下的腐蚀行为。方法 以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设计高温高压反应釜试验方案,选择L360NS钢为试样进行失重法、腐蚀产物表征、基体形貌表征、腐蚀缺陷深度测试等试验。结果 随O_(2)含量增大,L360NS钢的均匀腐蚀速率从0.299 1 mm/a逐渐增大到0.912 3 mm/a。试样表面出现腐蚀缺陷,且随O_(2)含量升高有逐渐扩大的趋势,腐蚀产物膜呈楔形、多方晶体状,大小不一。温度(60~180℃)升高,L360NS钢的均匀腐蚀速率从2.103 4 mm/a逐渐降低到0.457 0 mm/a,腐蚀缺陷逐渐减小,产物膜结构由稀松多孔逐渐转为致密。结论 由于O_(2)具有强氧化性及去极化效应,导致在产物中出现Fe的高价氧化物,结构疏松多孔。另一方面,H2S与O_(2)发生交互作用生成单质S,单质S的强氧化性与水解反应,两种作用相互影响,促进钢材腐蚀。在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)腐蚀环境中,温度升高,一定程度上促进腐蚀反应动力学,但是升温会促进Fe CO_(3)沉淀,导致腐蚀产物膜结构致密,阻碍腐蚀性介质与基体接触,抑制腐蚀。 展开更多
关键词 L360NS钢 温度 O_(2)含量 co_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系 酸性腐蚀
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基于S-CO_(2)的燃气机余热回收系统研究
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作者 方振昌 董新宇 +4 位作者 唐新程 吕钊 乔信起 王林涛 孙春华 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期543-551,共9页
为进一步提高天然气发动机的燃料利用率,利用S-CO_(2)(超临界CO_(2))动力循环回收发动机余热,提出了基于分流膨胀循环的余热回收系统.研究了分流膨胀循环操作变量对性能的影响,进行热力学和经济性多目标优化,将优化结果与传统再压缩循... 为进一步提高天然气发动机的燃料利用率,利用S-CO_(2)(超临界CO_(2))动力循环回收发动机余热,提出了基于分流膨胀循环的余热回收系统.研究了分流膨胀循环操作变量对性能的影响,进行热力学和经济性多目标优化,将优化结果与传统再压缩循环做了比较.结果表明:分流膨胀循环具有余热深度利用、效率高的优点,比传统再压缩循环更具优越性.应用余热回收系统后,1MW天然气发动机的燃料利用率提升了14.9%,净功率与热回收率分别为174.2 kW和58%. 展开更多
关键词 超临界co_(2)动力循环 燃气发动机 经济性分析 多目标优化
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内燃机余热驱动的超临界CO_(2)循环非设计工况性能分析
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作者 张旭伟 郭子岗 +3 位作者 王鑫华 张一帆 蒋世希 顾正萌 《电力科技与环保》 2023年第6期484-489,共6页
超临界二氧化碳动力循环是一种回收内燃机排气余热的重要方式。为了揭示回收内燃机余热的超临界二氧化碳动力循环在非设计工况下的运行特性,基于热力学第一定律,建立了压缩机、透平、换热器、阀门等系统关键设备的非设计工况热力计算模... 超临界二氧化碳动力循环是一种回收内燃机排气余热的重要方式。为了揭示回收内燃机余热的超临界二氧化碳动力循环在非设计工况下的运行特性,基于热力学第一定律,建立了压缩机、透平、换热器、阀门等系统关键设备的非设计工况热力计算模型,进而构建了整个循环的非设计工况计算模型,并对非设计工况下循环热力学性能进行了分析。结果表明:设计工况下,循环热效率和输出净功率分别为45.00%和200 kW;相比于设计工况,当主压缩机入口温度升高到40℃时,循环热效率和净功率分别降低到11.54%和24.50 kW;当透平入口温度降低到450℃时,循环热效率和净功率分别降低到39.00%和162.43kW;当主调阀阻力增加到6.84 MPa时,循环热效率和净功率分别降低到37.18%和116.97 kW;针对两种系统负荷调节方式,当负荷率由100%降低到60%时,转速控制方式和阀门控制方式下,循环热效率分别降低至44.25%和38.00%。总体上,主压缩机入口温度的升高、透平入口温度的降低和主调阀阻力的增大均会导致循环性能降低;其中,主压缩机入口温度变化对循环性能影响剧烈,故应尽可能维持在设计温度运行;转速控制方式调节系统负荷时,系统循环性能变化较小,具有较高的热经济性。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 动力循环 内燃机 余热回收 非设计工况
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CO_(2)驱油采油系统防腐防垢研究进展
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作者 陈凯 郭康 +1 位作者 武攀峰 李善建 《石油化工应用》 CAS 2023年第6期1-6,共6页
CO_(2)驱油采油系统是一种常用的提高油井产量的方法,但在使用过程中,系统中的管道和设备易受腐蚀和结垢,导致系统效率降低,因此,防腐和防垢是CO_(2)驱油采油系统中需要重点研究的问题。材料防腐操作简单但成本高,化学药剂处理防腐,对... CO_(2)驱油采油系统是一种常用的提高油井产量的方法,但在使用过程中,系统中的管道和设备易受腐蚀和结垢,导致系统效率降低,因此,防腐和防垢是CO_(2)驱油采油系统中需要重点研究的问题。材料防腐操作简单但成本高,化学药剂处理防腐,对于防腐剂的性能和使用条件需要精确控制,使用不当会对环境产生负面影响。因此,找到更高效、更安全、更环保的防腐防垢手段,在CO_(2)驱油采油系统中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 co_(2)驱油采油系统 腐蚀 防腐 防垢
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