文章标题：【CCUS及氢能专题】适用于超临界CO2管道的稳态输送水力热力计算模型

文章作者：彭世垚1 贾启运2 李其抚1 路建鑫2 谢乃雅2 王武昌2 钱昊楠2 刘罗茜1 胡其会2
关 键 字：超临界CO2管道;稳态;水力热力;数值模拟
文章摘要：

超临界CO2管道输送是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)中的重要环节,由于超临界CO2水力热力特性与气液有明显差异,为满足实际CO2管道工艺方案设计要求,需要建立适用于超临界CO2的水力热力计算模型,为CO2管道工艺设计参数选择及方案优选提供理论支撑。基于此,以考虑高程差的管道稳态连续性方程、运动方程、能量方程三大守恒方程为基础,结合相平衡实验选择适宜状态方程计算纯CO2或含杂质CO2的物性参数,采用四阶龙格—库塔法迭代数值求解,通过C++语言采用自适应步长设置来满足实际高程变化影响,自主编程得到了一维非等温考虑地形起伏的超临界CO2管输稳态水力热力计算模型,并分别通过实验和OLGA软件从多个方面验证了模型具有较高的精度。利用建立的模型研究杂质含量及种类对CO2管道稳态输送过程的压降和温降的影响，得到杂质种类对压降和温降的影响规律:O2、N2、H2O、CO、Ar、H2、CH4等杂质对温降数据有相同的趋势，几乎不存在影响;在压降数据上发现H2O杂质会导致压降减少，其余杂质均会造成不同程度的压降增加,影响程度体现为H2>CO>N2>CH4>O2>Ar。结合CO2的独特性质,针对超临界CO2管道稳态运输的计算不应当忽略高程差的影响,同时也应注意杂质导致的温降和压降的变化。