动态水力旋流器对天然气水合物浆体分离仿真研究
发布时间：2020-04-03 03:39
【摘要】：天然气水合物资源的开采及利用已成为全世界科技创新的前沿,我国针对海洋弱胶结、非成岩水合物的试采工程,以固态流化技术开采出的非成岩天然气水合物,经过可控工艺流程传输至海面平台进行处理,传统的静态水力旋流器等分离设备在处理天然气水合物浆体时存在诸多不足的地方。动态水力旋流器是在技术相对完善的静态水力旋流器研究基础上发展起来的,具有更高的分离性能。本文使用AutoCAD软件建立动态水力旋流器几何模型,采用ICEM CFD软件划分网格并在FLUENT中对动态水力旋流器流场进行仿真模拟研究。基于多相流混合物模型,根据强旋流场各向异性的特点,选择采用雷诺应力湍流模型(RSM)和单参考系模型(SRF)建立动态水力旋流器内部流场数学模型。通过计算得到了动态水力旋流器内部流场分布情况,包括速度场、压力场、密度分布和各相体积分数分布的情况,同时经过分析讨论揭示了切向速度、轴向速度、径向速度、压力分布、密度分布和各相体积分数分布规律及其对动态水力旋流器分离效率的影响规律。研究了动态水力旋流器关键结构,长径比、旋转栅叶片长度、旋转栅叶片数、溢流口直径和溢流管插入深度对旋流器分离性能的影响,结果表明,长径比的增大,分离效率会出现明显的出现先增高后降低的趋势;旋转栅叶片长度和旋转栅叶片数的增加,分离效率先增大后减小,但整体变化幅度不大;溢流口直径的增大,分离效率相应提高;溢流管插入深度对分离效率的影响整体变化较小。通过正交试验方案得到各个结构参数对分离效率影响主次关系为:溢流口直径、旋转栅叶片数、溢流管插入深度、旋转栅叶片长度和长径比。依据以上分析优选出了分离效率最大的结构参数组合。考察了动态水力旋流器转筒转速、入口固相颗粒直径、入口流量、泥砂体积分数和天然气水合物体积分数这五个工艺参数对动态水力旋流器分离性能的影响作用。结果表明,转筒转速越大,分离效率越高;入口固相颗粒直径一定程度的增大,分离效率相应提高;入口流量的增加,分离效率先略微增大随后减小;入口泥砂体积分数的增多并在达到一定值的时候,分离效率出现大幅下降的情况;入口天然气水合物体积分数的增多,分离效率同时减小。
【图文】：
逦动态水力旋流器对天然气水合物浆体分离仿真研究逦逡逑矿藏中获取天然气水合物浆体混合物，然后举升至海面平台进行处理，整个开采过程有污染小、次生灾害小和分解过程可控等优势［８４］。逡逑“天然气水合物浆体分离”这一名词，出现于我国周守为等人提出的海洋天然气合物固态流化开采技术中，在此之前，世界上公认的对海洋天然气水合物的试采方法要为热激发开采法、降压开采法、化学试剂注入开采法和二氧化碳置换法等，而这些方逡逑法的最终目的都是在海底天然气水合物矿藏中直接分解出天然气，进行收集传输至海平台后续处理。逡逑固态流化开采技术是针对海洋浅层非成岩水合物开发的革命性技术，其基本开采程如图１－２和图１－３所示。逡逑
因此在整个工艺流程中天然气水合物浆体的分离是很关键的－步。针对海洋天然气逡逑水合物固态流化开采技术，吕斌ｎｌ］设计丫一种海底预分离工艺并使用静态水力旋流器对逡逑天然气水合物浆体进行分离，如图１－４所示，其工艺流程是将海底机械采掘并流化后的逡逑天然气水合物浆体泵送到海底筛分装置进行筛分处理，将筛分处理后得到的大固体颗粒逡逑输送至海底破碎装置进行机械破碎处理，将破碎处理后的天然气水合物浆体再次筛分，，逡逑根据实际情况多次循环处理，最终将分离得到的泥砂进行海底Q嬏睿又式仙俚奶戾义先黄衔锝迨渌椭梁Ｃ嫫教ń泻蟠恚馄渲兴褂玫氖蔷蔡π髌髯魑皱义侠胩烊黄衔锝宓亩嘞喾掷肷璞浮ｅ义希卞澹邋澹
本文编号：2612878
【图文】：
逦动态水力旋流器对天然气水合物浆体分离仿真研究逦逡逑矿藏中获取天然气水合物浆体混合物，然后举升至海面平台进行处理，整个开采过程有污染小、次生灾害小和分解过程可控等优势［８４］。逡逑“天然气水合物浆体分离”这一名词，出现于我国周守为等人提出的海洋天然气合物固态流化开采技术中，在此之前，世界上公认的对海洋天然气水合物的试采方法要为热激发开采法、降压开采法、化学试剂注入开采法和二氧化碳置换法等，而这些方逡逑法的最终目的都是在海底天然气水合物矿藏中直接分解出天然气，进行收集传输至海平台后续处理。逡逑固态流化开采技术是针对海洋浅层非成岩水合物开发的革命性技术，其基本开采程如图１－２和图１－３所示。逡逑
因此在整个工艺流程中天然气水合物浆体的分离是很关键的－步。针对海洋天然气逡逑水合物固态流化开采技术，吕斌ｎｌ］设计丫一种海底预分离工艺并使用静态水力旋流器对逡逑天然气水合物浆体进行分离，如图１－４所示，其工艺流程是将海底机械采掘并流化后的逡逑天然气水合物浆体泵送到海底筛分装置进行筛分处理，将筛分处理后得到的大固体颗粒逡逑输送至海底破碎装置进行机械破碎处理，将破碎处理后的天然气水合物浆体再次筛分，，逡逑根据实际情况多次循环处理，最终将分离得到的泥砂进行海底Q嬏睿又式仙俚奶戾义先黄衔锝迨渌椭梁Ｃ嫫教ń泻蟠恚馄渲兴褂玫氖蔷蔡π髌髯魑皱义侠胩烊黄衔锝宓亩嘞喾掷肷璞浮ｅ义希卞澹邋澹
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