【摘要】：利用發(fā)電廠煙道氣(以下簡稱煙氣,主要成分為CO_2與N_2)開采天然氣水合物(以下簡稱水合物)是一種安全、環(huán)保的方法,但目前對于該開采方法的能耗及能效情況仍缺乏深入的研究。為此,建立了一種煙氣開采水合物的流程:煙氣通過增壓注入到水合物儲層,儲層中的水合物一部分發(fā)生熱分解,另一部分與煙氣置換得到CH_4-CO_2-N_2混合氣,再經(jīng)膜組件分離除去N_2得到提濃后的CH_4-CO_2混合氣,最后將CH_4-CO_2混合氣輸送至原發(fā)電廠發(fā)電。進(jìn)而采用Aspen Plus軟件對這一過程進(jìn)行了模擬,分析了不同注入壓力下煙氣置換過程的采注比、置換采出CH_4的比例以及整個過程的能耗與能效。結(jié)果表明:(1)煙氣開采水合物過程的主要能耗在增壓注入階段,注入壓力的增加會導(dǎo)致增壓階段與膜分離階段的能耗相應(yīng)增加,但在一定程度上也可提高壓力能回收率;(2)注入壓力在5~16 MPa條件下,煙氣置換過程的采注比為0.03~0.26,置換采出CH_4的比例為19.9%~56.2%,煙氣開采水合物全過程的單位能耗為2.15~1.05(k W·h)/kgCH_4,能源投入回報(bào)值(EROI)介于7.2~14.7。結(jié)論認(rèn)為:在5~10 MPa范圍內(nèi)增加注入壓力可有效地提高煙氣開采水合物過程的能效。
[Abstract]:It is a safe and environmentally friendly method to exploit natural gas hydrate (hereinafter referred to as hydrate) by using flue gas of power plant (hereinafter referred to as flue gas, mainly composed of CO_2 and NST2). However, the energy consumption and energy efficiency of the mining method are still lack of in-depth research. In this paper, a process of gas hydrate extraction is established: the gas is injected into the hydrate reservoir by pressurization, one part of the hydrate in the reservoir is decomposed, and the other part is replaced with the flue gas to get the CH_4-CO_2-N_2 mixture gas. Then the enhanced CH_4-CO_2 mixture is obtained by separating the N\ -2 from the membrane module, and finally the CH_4-CO_2 mixture is transported to the original power plant for power generation. Then the process is simulated by Aspen Plus software, and the ratio of gas injection to injection, the ratio of CH_4 produced by replacement, and the energy consumption and energy efficiency of the whole process are analyzed under different injection pressure. The results show that: (1) the main energy consumption in the gas hydrate extraction process is at the booster injection stage, and the increase of the injection pressure will result in a corresponding increase in the energy consumption in the pressurization stage and the membrane separation stage. However, to some extent, the recovery rate of pressure energy can also be increased. (2) the injection pressure is 5 ~ 16 MPa, In the process of flue gas replacement, the ratio of recovery and injection is 0.03 ~ 0.26, the ratio of CH_4 produced by replacement is 19.9 and 56.2, the energy consumption per unit of the whole process of gas hydrate mining is 2.15 ~ 1.05 (k W h) / kg Ch _ 4, and the return value of energy input (EROI) is between 7.2 ~ 14.7. It is concluded that increasing the injection pressure within the range of 5 ~ 10 MPa can effectively improve the energy efficiency of the gas hydrate extraction process.
【作者單位】： 華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院·傳熱強(qiáng)化與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“快速可逆天然氣水合物儲存水凝膠體系構(gòu)建及其過程強(qiáng)化研究”(編號:51576069) 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“海洋天然氣水合物試采技術(shù)和工藝”(編號:2016YFC0304006)
【分類號】：TE37

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本文編號：2228441