混氢天然气物性规律及管道水合物生成模拟分析

氢能是一种绿色低碳的二次能源,在天然气管道中掺入氢气进行大规模运输是当前研究的热门领域。但氢气与天然气混合后因其物性参数的改变,使管道产生堵塞、氢脆、泄漏、聚积、燃烧和爆炸等问题。基于此,利用Aspen HYSYS软件,选取代表性数据,运用理论研究、数据模拟和数据分析等方法,针对不同混氢比下天然气与氢气混合后的物性变化规律和管道水合物生成情况进行模拟分析。结果表明：随着混氢比增大,混合气体温度先降低再升高,在混氢比为36%时达到最低温度;混合后气体质量密度和比热容比与混氢比呈负相关;质量焓、质量熵、质量基准热值、Z因子、热导率、运动黏度均与混氢比成正相关;随着混氢比增大,水合物生成温度降低,压力升高。可见在天然气管道中适当混入少量氢气可抑制水合物的生成;混氢天然气物性参数变化规律为探究适合不同条件下的最优混氢比、保证管道输送及使用的安全性提供了数据基础。     

T型天然气管道掺氢输送流动特性数值模拟研究

由于天然气掺氢输送会对输气管道水力热力特性、输送安全等有较大影响,因此研究天然气掺氢输送特性十分必要。采用Simdroid仿真平台与Fluent软件,建立T型天然气掺氢管道流动计算模型,仿真模拟天然气-氢气掺混过程,进而明确管道规格、流速、掺氢比等对掺混效果的影响作用。结果表明,当掺氢比由10%增大至20%时,管内中上部氢气浓度明显增加,氢气的分层现象也更为显著,宽度约占主管道管径的1/2;混合气在掺混中心处会形成速度为3 m/s的区域,该区域右侧靠近壁面位置,出现一个速度低于0.5 m/s的氢气低速区,随着掺混的进行,在距离掺混中心200 mm左右处,该区域消失。该研究可明确天然气掺氢后混合气均匀性、氢气低速区和氢气聚集区,为实现天然气管道掺氢输送、开发高效掺混工艺提供依据。     

混氢天然气输氢技术研究进展

混氢天然气输氢技术是近年发达国家提出的氢气输送新方案.该技术利用现有的天然气管道设施,避免庞大的输氢管网建设投资,可望解决氢气规模化运输的难题.本文对混氢天然气技术的概念及其特点和关键技术问题进行介绍,并对相关技术包括氢气制备、管道改造、氢气分离、混氢天然气的使用进行综述.最后,对混氢天然气输氢的前景进行展望,并总结混...     

起伏天然气掺氢管道气体静置分层过程数值研究

天然气管道掺氢输送被认为是当下清洁、经济转运氢能的方式之一。利用计算流体力学方法，研究了均匀掺入不同体积分数氢气的起伏天然气管道停输后气体静止分层的过程，重点分析了起伏高差对静置分层发展历程及稳定后氢气最高体积分数的影响。结果表明，倾斜管内气体剪切作用尤为明显，气体流动可分为4个阶段：剪切启动与增强阶段、剪切起旋与衰减阶段、旋涡消亡与流动平整阶段、流动减速与垂向分层阶段。气体流动的强弱直接决定了管内体积分数的变化历程。起伏高差和管道长度同时增加的条件下，气流剪切作用加剧，静置分层达到稳定所需的时间更长。因而，需依据氢气风险浓度确定停输检修的安全窗口期。     

微型管道内氢气催化燃烧的数值模拟

根据空间气相和表面催化详细化学反应机理,应用耦合计算流体力学软件Fluent和化学反应动力学软件Chemkin,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行数值模拟,并讨论不同反应模型的燃烧特性以及导热壁、管壁材料(Pt,Si和Al)、预混合气体入口速度和当量比等因素对催化燃烧反应的影响.计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;在微型管道内,通过导热壁轴向间的传热,预热入口混合气体,使氢气燃烧更加充分;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;管壁材料和当量比对氢气的催化燃烧过程有重要的影响.计算结果为在微动力机电系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.     

离子膜电解工序的危险源辨识及控制

1 剖析电解工序危险源和危害因素 电解工序危险源和危害因素有:1)火灾:氢气管道、阀门泄漏,电解槽阳极侧泄漏,电解槽阴极侧出口软管、垫片、阴极液出口总管、出口阀门、阴极液循环槽、排放槽泄漏,阳极液及阴极液排放阀门、排放管泄漏,氢气压力调节阀泄漏,阴极旋液分离器阀不严,电源线路老化,报警连锁装置失控;     

氢能：新型的含能体能源

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少，氢能利用迟早将进入家庭，首先是发达的大城市，它可以像输送城市煤气一样，通过氢气管道送往千家万户。     

超声速气流中氢气燃料喷流的数值模拟研究

从可压缩流动的多组分湍流Ｒｅｙｎｏｌｄｓ 平均ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ 方程出发,结合ＢａｌｄｗｉｎＬｏｍａｘ 的代数湍流模型,采用高精度的差分方法进行数值求解．数值研究了燃烧室（矩形管道和矩形扩张管道）内氢气燃料喷流（下壁面横向喷流和流向顺流喷射）和超声速空气主流相互作用的三维流场结构,以及燃气的对流、扩散输运过程在燃烧室内的浓度空间分布特性．     

光滑管中预混火焰传播物理机理的实验研究

开展了常温常压下二元燃料氢气/丙烷和空气预混气体在光滑方管道中火焰传播物理机理的实验研究。采用压力-时间记录法和纹影法两种测试方法,获得火焰传播速度和火焰阵面结构沿管道变化情况。结果表明:两种方法所测得的火焰传播速度在所测量范围内都先增加后减小。火焰加速传播机理主要是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,之后在管端反射的压缩波影响下,火焰传播速度略有降低。     

结合日核电站爆炸谈水裂变生成氢气

日本核电站爆炸,为氢气爆炸无可争议,但氢气的来源至今说法不一,有人说是锆水反应生成的氢气这只是推测,而且核燃料包壳是锆锡合金,锆锡合金与水不能反应生成氢气。我们认为是水裂变生成的氢气,用水裂变这一新学说新理论去解释氢气的生成较为合理。美科学家在研究煤清洁燃烧的过程中也感性地认识到水裂变能生成氢气。本文重点论述氢气的来源及水裂变生成氢气的机理。     

炼油厂从含氢气体中回收利用氢气的方案探讨

分析了兰州石化公司炼油厂的氢气平衡和含氢气体情况,探讨从含氢气体中回收利用氢气的技术方案,主要为利用加氢装置高压尾氢经脱硫后进入2.4Mpa氢气系统二次利用;利用加氢装置低压氢气、分馏塔塔顶气体经过PSA装置脱硫、提纯后进入1.3Mpa氢气系统二次利用。     

高压氢气对金属材料断裂韧性的影响

基于应力诱导氢扩散理论、氢致键合力降低理论和线弹性断裂力学理论,提出了一个描述氢气对金属断裂韧性影响的数学模型,用于定量预测金属在氢气中的断裂韧性.结果表明,当已知金属在低压氢气中的断裂韧性时,利用所提出的模型可以外推出金属在高压氢气中的断裂韧性,从而避免了在高压氢气中测量金属断裂韧性所带来的危险性.同时,利用文献报道的几种金属材料在不同氢气压力下的断裂韧性试验值对模型进行验证发现,所建立的模型对预测金属在氢气中的断裂韧性具有较好的有效性.     

3级储氢系统快速加氢过程的建模及参数优化

在氢气快速加注过程中,由于氢气的快速压缩及焦耳-汤普逊效应会导致气瓶内部温度急剧上升导致气瓶失效,从而产生安全隐患。针对3级储氢系统,建立了高压氢气快速加注过程的数学模型,用于分析车载氢气瓶在不同工作环境中的温升效应。结果显示加氢站储氢系统的控制压力切换点和预冷系统的控制温度对氢气最终状态影响较大。据此,以压力切换点和预冷温度为优化参数,预冷能耗、加注时间及氢气瓶最终氢气状态S_OC为优化目标建立了多目标优化模型,结果表明该方法可以在尽可能减小预冷能耗和提高S_OC的基础上完成高压氢气的快速加注。     

水模拟连铸结晶器中氢气泡测速法的可靠性

针对氢气泡测速法在连铸板坯结晶器中应用的可靠性,从氢气泡的跟随性、氢气泡偏离发泡丝所在平面、阴极丝的尾流区以及平均速度等影响测速的几个方面进行了详细分析,认为氢气泡测速法用于板坯连铸水模拟结晶器中的流速测量有一定的精度．     

利用液氨获得氢氮混合气及其在电真空中的应用

一、前言电真空工艺中,氢气常用作保护气体。金属零件的预去气、净化、焊接、退火、金属与陶瓷的封接等均需在氢气或真空中进行。与真空处理比较,氢气处理的优点在于具有还原性,故能很好地还原金属表面的氧化物,达到净化的目的。且装置及操作亦较简单,氢气亦常用于某些离子器件及稳流管中,并是烧石英玻璃的重要气体燃料。通常利用电解水来获得氢气,但设备较庞大和昴贵,因此许多规模较小的单位长期不能解决烧氢这个关键性的工艺。我们在开展工作中也碰到了这个困难。近年来虽然在     

科学家研制新合金让光电催化水解制氢更快捷

氢气燃烧时会产生热量,而且副产品只有水,没有污染,因此氢气一直被看成是人类向清洁能源过渡的关键要素。氢气能用于燃料电池内产生电力,也可用于内燃机中驱动汽车。另外,氢气在科学和工业领域也有广泛应用。     

室内受限空间中掺氢天然气爆炸模拟

将氢气掺入天然气中形成掺氢天然气,并利用现有天然气管道或管网进行输送被认为是大规模输氢的有效方式。由于氢气的最小点火能量远低于天然气、最低爆炸极限小于天然气,因此掺氢天然气泄漏后更容易发生爆炸事故,造成严重事故后果。本文采用FLACS软件研究了室内受限空间中的掺氢天然气爆炸事故,分析了掺氢比、打火点位置、计算区域是否开放和燃烧程度四种因素对掺氢天然气爆炸事故特征和演化规律的影响。结果表明,掺氢比越大,掺氢天然气爆炸发生时间越早;距离打火点越近的位置在爆炸过程中温度和超压越先开始变化;受限空间掺氢天然气爆炸的威力远大于开放空间掺氢天然气爆炸;燃烧当量比越高,爆炸威力越强。     

氢气复合器与点火器消氢效率与安全性

氢气点火器与氢气复合器是两种消除严重事故安全壳内氢气的设备。以火焰加速准则和燃爆转变准则为基础,利用GA SFLOW程序对影响氢气点火器与复合器的消氢效率和使用安全性的因素:水蒸气浓度和氢气释放速率,进行了研究。结果表明,水蒸气能够有效抑制氢气火焰加速和氢气从燃烧向爆炸的转变;在氢气释放速率较高的情况下,氢气复合器不能够快速有效地消除氢气;采取氢气复合器结合点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧带来的风险。     

AP1000严重事故下的氢气源项及消氢措施分析

 采用一体化严重事故分析工具,建立包括主热传输系统、专设安全设施、安全壳系统的AP1000的事故分析模型。根据AP1000概率安全评价选取典型事故序列,同时叠加相关安全系统失效的严重事故进程进行模拟,结果表明,中破口始发严重事故压力容器内会产生624kg的氢气,安全壳隔间有氢气燃烧的风险。同时,建立氢气控制系统模型,选取热段中破口始发(MB-LOCA)的严重事故序列,分析氢气控制系统的消氢效果,结果表明,氢气控制系统可以有效地将氢气浓度控制在安全限值以内,采用64个点火器叠加2个非能动氢气复合器(PARs)可以有效降低点火次数。     

基于双效催化剂的生物油吸附强化重整实验

制备了镍基双效催化剂,并将其应用在多组分生物油模化物吸附强化重整制氢的研究中,考察了重整温度、水碳比、液体质量空速对反应过程的影响.结果表明,在双效催化剂作用下,吸附强化重整阶段获得的氢气体积分数和氢气产率较普通重整阶段显著提升;且随着温度升高、S/C比(水蒸气与碳物质的量之比)增大,氢气产率与氢气体积分数呈现先增加后小幅减少的趋势;且相比于普通重整阶段,最高氢气产率所对应温度明显下降,在650℃,S/C比为4.5时氢气产率达到最大值87.60%,此时氢气体积分数为94.75%.