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长输二氧化碳管道监测

发布时间:2023-09-07 来源: 点击量: 2358

一、方案背景

20209月,中国在第75届联合国大会上宣布“力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”。二氧化碳捕集利用与封存技术(CCUS)作为一种大规模的温室气体减排技术,将有助于“双碳”目标的实现。管道运输是CCUS技术链二氧化碳运输环节最经济高效的方式。根据北京理工大学发布的《我国CCUS运输管网布局规划与展望》报告,要实现碳中和目标,全国需建设总里程超过1.7万千米的二氧化碳运输管道。然而二氧化碳管道一旦发生泄漏,可能会造成低温危害、窒息危害和快速相变危害。高压的CO2从输运管道泄漏到空气中后温度会骤降,甚至达到CO2三相点以下形成干冰。由于与周围环境的温差极大,泄漏后的CO2将会剧烈的沸腾蒸发,这个过程中CO2从环境中吸收大量的热量,导致周围环境温度急剧下降,对附近的人和动物有冻伤危害。此外,CO2是一种窒息气体,只要空气中的CO2浓度大于7%就会导致人昏迷或死亡。CO2管道泄漏后,由于其密度比空气要大,将会在泄漏口附近区域近地面处聚集大面积的高浓度CO2气云,随大气漂移扩散的CO2低温云团将对来不及疏散的人群造成严重的窒息危害。另外,两种温度相差极大的液体如果突然混合在一起,就可能引发快速相变反应,过热液体将极速沸腾。低温的CO2若泄漏到水中,CO2在极短的时间内汽化,这个过程会产生相当于爆炸效果的超压,对CO2管道泄漏口附近的构筑物和设备造成严重破坏。因此,对二氧化碳管道的泄漏监测具有重要意义。

二、方案概述

    由于焦耳汤姆逊效应,二氧化碳管道泄漏后温度将急速下降,通过在二氧化碳管道周围铺设通信传感光缆,传感光缆充当传感器,可以获取二氧化碳管道沿线的温度变化。监测数据实时上传监测系统云平台,通过分析管道沿线的温度变化,以米级精度检测并定位细微渗漏,然后通过统计学算法处理大量的参数,进而从正常的季节性温度和气候变化中辨别出真正的泄漏。一旦发现泄漏,云平台可立即通过电子邮件和短信发送报警信号。

三、监测方案示意图

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四、方案特点

1)灵敏度高,初始温度(泄漏)事件可以更早地被检测到,给运营商留下反应时间;

2)高效益和灵活性,只要随着管道一起安装了通信光缆,就能通过通信光缆以最低的附件成本进行二氧化碳泄漏检测;

3)分布式光纤解调仪的监测距离长,超过60km,可以根据用户的需求进行选择,设定的空间分辨率在整个距离范围内保持不变,光学预算高,光纤安装余地大;

4)监测系统连续有效性高,可提供管道完整性危害的实时信息;

5)专有的监测软件确保对检测到的事件进行智能分析,建立有效的通信预警,并最小化误报。

五、主要监测设备

1)长距离分布式光纤解调仪Vision DITEST


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