CCS中CO2輸運(yùn)管道泄漏擴(kuò)散的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳捕集與封存即CCS技術(shù)，近年來被認(rèn)為是減少大氣中碳排放量最有效的方式。CCS技術(shù)包括CO2的捕集、輸運(yùn)和封存三個環(huán)節(jié)，其中輸運(yùn)環(huán)節(jié)以管道輸運(yùn)方式最為經(jīng)濟(jì)。C02管道輸運(yùn)中泄漏擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)評估對CCS技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。
　　本文根據(jù)CCS中CO2管道輸運(yùn)泄漏實(shí)例，深入分析了C02管道輸運(yùn)泄漏擴(kuò)散物理過程，建立了CO2泄漏源計(jì)算模型。借助FLUENT軟件建立了與實(shí)驗(yàn)平臺相對應(yīng)的C02管道泄漏二維仿真計(jì)算模型，采用連續(xù)泄漏源，模擬計(jì)算

2、了C02氣液兩相流從管道泄漏后的噴射擴(kuò)散行為和空氣中水蒸氣相變的“白霧”現(xiàn)象。主要結(jié)論:(1) C02在管道泄漏初期，發(fā)生明顯的重力沉降效應(yīng)，隨著時間的增長，C02氣云與空氣混合換熱溫度回升，在遠(yuǎn)離泄漏口處湍流擴(kuò)散效應(yīng)增強(qiáng)，氣云進(jìn)入被動擴(kuò)散狀態(tài);(2) C02液滴從泄漏口噴射后，與空氣換熱迅速蒸發(fā)，僅存在于泄漏口附近很小的區(qū)域內(nèi);(3)水蒸氣冷凝現(xiàn)象在計(jì)算流域內(nèi)的分布范圍很廣，主要集中在C02氣云擴(kuò)散區(qū)，管道泄漏口處由于水蒸氣無法卷入，

3、液態(tài)水集中在距離泄漏口一小段距離的區(qū)域內(nèi);(4)考慮水蒸氣相變計(jì)算后，C02氣云擴(kuò)散的重力沉降效應(yīng)相對減弱，但水蒸氣相變對CO2管道泄漏擴(kuò)散過程總體的影響有限。
　　為證實(shí)數(shù)值模型的有效性，搭建了C02管道泄漏小尺度實(shí)驗(yàn)平臺，用紅外熱像儀記錄了泄漏口附近溫度場的變化，與模擬結(jié)果對比具有較好的吻合。最后，以C02管道輸運(yùn)工程應(yīng)用為基礎(chǔ)，模擬計(jì)算了不同環(huán)境條件下，C02管道泄漏后在大空間內(nèi)的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散行為，并結(jié)合高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行了對比