【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳输送，特别涉及一种基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统与方法。
技术介绍
1、为满足我国碳达峰、碳中和战略的发展需求，在能源化工行业节能减排和环境保护需求逐日增长的背景下，对二氧化碳实施规模性捕集与利用是有效降低碳排放的优选途径。其中，长距离管道输送是支撑二氧化碳捕集与利用的关键途径。二氧化碳临界温度约为31.1℃，临界压力约为7.38mpa，长距离管道输送时，公认采用压力高于临界压力的超临界输送相态模式，以提高输送的经济性。另外，二氧化碳存在低温下固态化的特点，纯二氧化碳的三相点为-56.6℃、0.518mpa，这是二氧化碳有别于常规烃类介质的显著特征。
2、与常规烃类的管道输送类似，对二氧化碳管道周期性地进行管道内检测是有效诊断管道内部状态的关键手段，外部维护也需要定期开展；当管道本体出现异常情况时，需要对目标管段进行维护与更换，这需要对管道进行停输，并清空该段管道内的介质。相比于常规天然气管道，超临界二氧化碳管道具有单位体积密度大、管容介质泄放过程发生相变等显著特点，这对泄放时间控制、泄放过程中由于介质汽化引起的温度变化控制等提出了具体的要求。例如，两处截断阀间的超临界二氧化碳介质计划性泄放时，其泄放速率不仅受介质压力影响，还与介质相态有关，超临界二氧化碳在泄放过程中将经历超临界相(密相)、气液两相和气相等三种典型相态；同时，在相态转变时，管道内介质将发生不同程度的、较为可观的温降；另外，泄放过程中，受管道起伏的影响，未完全汽化的二氧化碳受密度影响，将趋向于聚集在管道低点处，导致
3、然而，现有公开报道鲜有针对超临界二氧化碳管道计划性放空技术的相关成果介绍。为此，有必要开展相关研究，实现对停输后计划性泄放管段中的二氧化碳进行高效、安全泄放，进一步为后续大规模开展的二氧化碳管道输送工程提供参考与借鉴。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够高效、经济、安全地实现超临界二氧化碳管道计划性放空的系统与方法。
2、本专利技术基于超临界二氧化碳的基本物性特征、相变规律与管道计划性放空特点，针对超临界二氧化碳管道截断阀间管容大(至少8km管长)、介质存量高、起伏管道存在不均衡积液的特点，从降低排放、高效放空、安全操作等角度出发，分别设置阀室截断系统、低点放空系统、低点驱替系统、低点温压检测系统等，实现超临界二氧化碳管道计划性放空的高效、安全操作。其中，阀室截断系统设置于管道阀室，用于在管道计划性停输时截断管道，并支持分段泄放；低点放空系统设置于管道的海拔最低点，用于在计划性放空时连接可移动泄放系统，用于从管道低点放空管段进行高效泄放；低点驱替系统设置于管道潜在海拔较低的点位，用于在计划性放空时连接可移动的热介质注入系统，对潜在积液段进行热介质吹扫与驱替，提高该管段温度；低点温压检测系统用于在计划性放空过程中，监测对应位置的温度、压力实时变化情况。由此，实现高效、经济、安全的超临界二氧化碳管道计划性放空。
3、本专利技术采用的技术方案是：一种基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：包括阀室截断系统、低点放空系统、低点驱替系统以及低点温度检测系统；
4、所述阀室截断系统设置于管道阀室，包括设置在管道干线的截断阀，用于在管道计划性检修前或管道泄漏后对管道干线进行截断；
5、所述低点放空系统设置于截断阀间的管道干线海拔最低点处或靠近海拔最低点处，用于在管道停输后，从管道高程的低位对管道内超临界二氧化碳进行泄放；
6、所述低点驱替系统置于截断阀间的管道干线海拔低点处或靠近海拔低点处，用于在管道放空后期，对地势处于低位的管道进行二氧化碳气体注入，驱替管道所处位置管段内的低温二氧化碳；
7、所述低点温度检测系统设置于管道沿程地势低位处，用于对管道中地势低位处进行实时温度和压力检测。
8、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述阀室截断系统包括上游截断阀组和下游截断阀组，所述上游截断阀组包括干线上游截断阀以及对应的旁路管组，所述下游截断阀组包括干线下游截断阀以及对应的旁路管组，上下游的旁路管组结构相同。
9、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述旁路管组包括设置在旁路上的旁路第一截断阀、旁路调节阀以及旁路第二截断阀，在干线截断阀上游旁路设置有旁路第一温度变送器和旁路第一压力变送器，在干线截断阀下游旁路设置有旁路第二温度变送器和旁路第二压力变送器。
10、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述低点放空系统包括在放空支线管道上依次连接的支线截断阀、放空调节阀、空浴式换热器和放空立管，所述放空调节阀设置有旁路，在所述旁路上设置有旁路放空调节阀，所述旁路放空调节阀在泄放初始阶段和泄放后期阶段开启，在所述放空支线管道上设置有支线压力变送器和支线温度变送器。
11、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述放空调节阀、旁路放空调节阀、空浴式换热器和放空立管成撬组成可移动放空系统。
12、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述低点驱替系统包括在驱替支线管道上依次连接的驱替支线截断阀、调节阀、气体加热器、小型压缩机和驱替气体储罐，在所述驱替支线管道上设置有驱替支线压力变送器和驱替支线温度变送器，在所述气体加热器出口端设置有注入压力变送器。
13、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述驱替气体储罐、小型压缩机、气体加热器、调节阀和注入压力变送器成撬组成可移动驱替系统。
14、本专利技术所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其所述低点温度检测系统包括检测支线压力变送器、检测支线温度变送器和检测支线截断阀。
15、一种基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空方法，其特征在于：
16、正常输送时，保持干线上游截断阀和干线下游截断阀开启，干线正常输送超临界二氧化碳，关闭各支路阀门，低点放空系统的可移动放空系统和低点驱替系统的可移动驱替系统不连接干线系统；
17、管道计划性检修前，降低管道输量，监测沿线各处的温度变送器、压力变送器参数，保持管道压力仅高于对应最低温度下的介质饱和蒸气压0.5mpa，通过降低介质密度减少计划性泄放时的管道内介质存量，随后，缓慢关闭干线上游截断阀和干线下游截断阀，实现管道停输；
18、接着，连接可移动放空系统至低点放空系统，连接可移动驱替系统至低点驱替系统，开启支线截断阀、放空调节阀、旁路放空调节阀和空浴式换热器，对干线管道进行超临界态至气液两相态的放空；持续监测各低海拔点位的温度变送器和压力变送器指示值，当温度变送器温度低于-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：包括阀室截断系统、低点放空系统、低点驱替系统以及低点温度检测系统；
2.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述阀室截断系统包括上游截断阀组和下游截断阀组，所述上游截断阀组包括干线上游截断阀(1)以及对应的旁路管组，所述下游截断阀组包括干线下游截断阀(9)以及对应的旁路管组，上下游的旁路管组结构相同。
3.根据权利要求2所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述旁路管组包括设置在旁路上的旁路第一截断阀(2)、旁路调节阀(3)以及旁路第二截断阀(4)，在干线截断阀上游旁路设置有旁路第一温度变送器(5)和旁路第一压力变送器(6)，在干线截断阀下游旁路设置有旁路第二温度变送器(7)和旁路第二压力变送器(8)。
4.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述低点放空系统包括在放空支线管道上依次连接的支线截断阀(13)、放空调节阀(14)、空浴式换热器(16)和放空立管(17)，
5.根据权利要求4所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述放空调节阀(14)、旁路放空调节阀(15)、空浴式换热器(16)和放空立管(17)成撬组成可移动放空系统。
6.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述低点驱替系统包括在驱替支线管道上依次连接的驱替支线截断阀(23)、调节阀(27)、气体加热器(26)、小型压缩机(25)和驱替气体储罐(24)，在所述驱替支线管道上设置有驱替支线压力变送器(21)和驱替支线温度变送器(22)，在所述气体加热器(26)出口端设置有注入压力变送器(28)。
7.根据权利要求6所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述驱替气体储罐(24)、小型压缩机(25)、气体加热器(26)、调节阀(27)和注入压力变送器(28)成撬组成可移动驱替系统。
8.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述低点温度检测系统包括检测支线压力变送器(31)、检测支线温度变送器(32)和检测支线截断阀(33)。
9.基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：包括阀室截断系统、低点放空系统、低点驱替系统以及低点温度检测系统；
2.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述阀室截断系统包括上游截断阀组和下游截断阀组，所述上游截断阀组包括干线上游截断阀(1)以及对应的旁路管组，所述下游截断阀组包括干线下游截断阀(9)以及对应的旁路管组，上下游的旁路管组结构相同。
3.根据权利要求2所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述旁路管组包括设置在旁路上的旁路第一截断阀(2)、旁路调节阀(3)以及旁路第二截断阀(4)，在干线截断阀上游旁路设置有旁路第一温度变送器(5)和旁路第一压力变送器(6)，在干线截断阀下游旁路设置有旁路第二温度变送器(7)和旁路第二压力变送器(8)。
4.根据权利要求1所述的基于低点泄放的超临界二氧化碳管道计划性放空系统，其特征在于：所述低点放空系统包括在放空支线管道上依次连接的支线截断阀(13)、放空调节阀(14)、空浴式换热器(16)和放空立管(17)，所述放空调节阀(14)设置有旁路，在所述旁路上设置有旁路放空调节阀(15)，所述旁路放空调节阀(15)在泄放初始阶段和泄放后期阶段开启，在所述放空支线管道上设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊文，汤晓勇，陈杰，谌贵宇，
申请(专利权)人：中国石油工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。