天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验

现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国南海神狐海域泥质粉砂型水合物储层,基于降压法开采思路和工艺流程,研发了一套水合物钻、采一体化模拟实验系统,主要包括主体高压装置、钻采一体化、气液供给、围压加载、回压控制、气液固分离及在线监测、温度控制、数据测控与后处理等模块;利用该系统进行了冰点附近CO_2水合物初步开采模拟实验;基于实验结果建立了数据获取及分析的基本流程,初步获得了在降压法开采CO_2水合物过程中储层的温度、压力场变化以及产气、产水规律。实验结果表明:①该实验系统可模拟实际地质条件制备接近海洋水合物储层的样品,通过电阻层析成像技术实时监测水合物成藏与分布情况;②该实验系统还可模拟钻井、降压开采工艺与过程,实时监测出砂与管道流动等过程中产气量、产水量、产砂量、温度、压力等多个物理参数的变化情况,实现试采全过程的实验模拟。结论认为:①在出口压力一定的情况下,CO_2水合物的产气、产水速率具有很大的波动性;②CO_2水合物分解过程中储层温度分布不均匀,最大的温度降幅为5℃,表明水合物分解呈现出非均一性与随机性。     

含水合物沉积物损伤统计本构模型及其参数确定方法

通过建立含天然气水合物沉积物本构模型,揭示沉积物的变形规律,准确预测水合物储层的力学性质,是有效开发天然气水合物资源的基本保证。基于含水合物沉积物微元强度服从Drucker-Prager准则和Weibull分布的基本假设,将统计强度理论与统计损伤理论有机结合,建立了能同时描述含水合物沉积物应变软化规律和应变硬化规律的损伤统计本构模型,探讨了模型参数求解思路,验证了模型的准确性。结果证明,含水合物沉积物屈服后发生应变软化还是应变硬化,取决于有效围压、水合物饱和度的综合影响,反映在模型参数上表现为Weibull参数m、F₀的共轭特性。模型参数主要影响含水合物沉积物损伤后的变化过程,对未损伤部分的影响较小。     

水合物沉积物三轴试验存在的关键问题分析

三轴剪切试验是获得含水合物沉积物强度参数最有效的途径之一。目前国内研究者从不同的角度进行了大量研究,在某些关键科学问题上形成了共识,但仍存在诸多科学问题需要业内同仁共同探讨。本文在充分调研国内外含水合物沉积物三轴力学测试成果的基础上指出：由于缺乏统一的测试标准和规范,目前国内含水合物沉积物三轴剪切试验仍存在不同研究成果横向可比较性差、经验模型通用性不足、测试结果与现场实际差距大等关键科学问题;制样方法、粒度分布规律、沉积物本身固结程度、试验温度、剪切速率、气体类型、饱和度测量方法、试样尺寸等的差异是造成上述问题的关键因素。为了增强研究成果的指导意义,笔者建议各研究者在发表研究成果的同时公布详细的测试方法和测试条件,通过建立统一的行业标准来促进含水合物沉积物三轴剪切试验的发展,从而为水合物资源的安全高效开采提供科学依据。     

我国30省份秸秆水热液化技术的碳减排潜力分析

水热液化技术作为一种可开发利用前景广阔的生物质热化学法,目前中国对于水热液化技术碳减排潜力研究仍属于空白状态。为减少温室气体排放和能源消耗,将常规水热液化技术与光伏技术结合,利用可再生能源电力替代水热液化系统运行过程中的电力消耗,同时生产的生物炭利用土壤固碳技术还田土壤,实现负碳排放。研究了中国30个省份部署光伏水热液化厂的温室气体排放、能源消耗和碳减排潜力,建立中国多地区混合生命周期评价模型,将投入产出生命周期与IPCC因子方法结合计算温室气体排放和能源消耗。首先对河南省为示范省的光伏水热液化厂进行生命周期温室气体排放和能源消耗评估。建造过程中,光伏水热液化厂的CO₂排放量为128.76 t(CO₂-eq),能源消耗总量为48 371.07 kg(标准煤)。使用建立的混合生命周期评价可在投入产出的经济背景下获得每个省份和该省份下经济部门的能源消耗和温室气体排放影响。从空间视角看,河南省影响最显著;此外,化学产品部门是最大的隐含温室气体排放和能源消耗部门。结合情景分析不同比例生物炭还田土壤的减碳效力,结果表明将河南省一个光伏水热液化厂生产的生...     

“生物质&固废低碳清洁利用”专题 客座主编致读者

<正>2024年《政府工作报告》指出,“深入推进能源革命,控制化石能源消费,加快建设新型能源体系”。生物质能具有绿色、低碳、清洁及可再生等特点,是新型能源体系的重要组成部分。加强生物质、固废清洁能源转化研究,实现生物质、固废低碳清洁利用,可有力支撑我国能源革命和“双碳”目标实现。为实现生物质及固废的低碳清洁利用,我国学者在生物质能源转化及废弃物资源化利用方面开展了大量深入研究,取得了重要的研究进展和成果。针对不同生物质资源的结构特性,     

石墨炉原子吸收法测定湿法炼锌含锌中间物料中铊含量

铊及其化合物有剧毒,在湿法炼锌工艺生产过程中存在环境污染风险,但是湿法炼锌过程中间物料中铊的存在形态复杂,含量低且不稳定,造成湿法炼锌过程含铊中间物料中铊的跟踪监测与检测较为困难。本文利用铁盐及硫酸-溴化钾萃取富集消除复杂基体成分对铊测定的干扰,使Tl³⁺与Br^-形成的[TlBr₄]^-配阴离子被甲基异丁基甲酮(MIBK)定量萃取后形成离子配合物,进行有机相中铊的测定。通过优化仪器测定条件,确定石墨炉灰化温度400℃,原子化温度1 650℃,从而实现对锌冶炼工艺含锌中间物料中铊元素含量的准确测定。方法的检出限为0.27μg/L,RSD<10%,加标回收率为95.2%～102.6%,分析结果经与ICP-MS检测数据对比,结果准确可靠。     

离子交换法制备高纯铼酸铵试验研究

本次试验研究以富铼渣浸出液为原料,采用离子交换法制备高纯铼酸铵。确定最优试验条件为：富铼渣浸出液pH值为1,溶液温度20℃,离子交换泵流速为5 BV/h,洗涤纯水用量为3倍交换液体积量,氨水使用浓度为10%,对洗脱液进行结晶制得纯度95%铼酸铵,将95%铼酸铵经重结晶得到4N级高纯铼酸铵。     

市场环境下N-1原则的经济效益评价

在竞争的电力市场中,由于各发电公司、电网公司、供电公司分属不同的经济实体,导致在系统运行和规划设计中对影响系统安全可靠性因素的考虑与传统电力系统存在巨大的区别。传统电力系统中的N?1原则在市场环境下是否会得到执行、执行到何种程度将取决于这一指标的执行是否会给相应的公司带来经济利益。在电力市场环境下,针对这一变化,在实现传统电力系统运行安全可靠性的基础上,作者提出了根据N?1原则,在基于经济当量且不影响电网公司用户经济利益的前提下,使电网公司效益最大化的安全性确定方法的数学模型及相应算法。所提算法计算速度快、易于实现。保障合理的系统安全性运行有利于降低总体电价,传统电力系统中的某一安全性指标在市场环境下是否会得到执行、执行到何种程度将取决于其经济当量值,只有当其经济当量值大于零,该安全性校验措施的执行才是可行的,而且经济当量值越大,其性能越优。最后,以IEEE14和IEEE30节点系统为例,验证了所提模型的合理性及算法的可行性     

磁场效应强化湿法冶金的现状及前景

新型磁性材料的开发和磁场相关理论的研究发展为磁处理的高效应用奠定了坚实的理论基础,拓宽了磁处理的利用空间,尤其是磁场在动力学方面的相关研究极大地推动了其在湿法冶金中的应用。磁场能够控制化学反应、改变分子结构、提高渗透性等作用,具有投资小、操作方便、无污染等优势,加之离子本身磁性的差异和运动的带电离子在磁场中受到洛伦兹力和磁场梯度力的特性,因此,磁场可以突破限制湿法冶金的浸出、净化和水溶液电解过程的瓶颈。本文就磁处理强化湿法冶金领城的扩散、萃取、离子分离、电化学以及蒸发浓缩等方面的研究现状及前景进行了综述与分析,并展望了磁处理在湿法冶金中的应用前景。     

磁场协同作用改善阴极铜质量的机理探讨与验证

阴极铜表面质量问题已成为行业难题,影响阴极铜表面质量的因素包括粗铜含镍量、电解液的含铜量、添加剂、温度等,多位专家对上述影响因素进行了研究分析,认为铜电解的最佳工艺参数难以确定,而通过增强电解液活性,降低反应所需的活化能是解决阴极铜长粒子问题最有效的方法。基于此,笔者提出利用磁场协同效应强化铜电解的工艺以改善阴极铜的质量,即通过在原铜电解循环系统上添加可调永磁体等设施,使电解液在恰当的电解工艺参数下进行铜电解。通过实地考察某铜业公司的现场生产,并进行实验验证,得出以下结论:恰当的磁处理条件可以降低电解液黏度,加快阳极泥的沉降速度,加强Cu~(2+)的扩散;磁化效应可抑制As、Sb、Bi等杂质离子的析出,预浓缩杂质离子,提高电解液的清晰度;磁处理可细化晶粒,改善阴极铜的表面质量。