注CO₂置换法目前被认为是一种最有发展前景的水合物开采技术,既能开发天然气又能以固态水合物形式封存温室气体,同时也不会破坏地层的稳定性。但纯CO₂来源少,电厂烟气的主要成分为CO₂+N₂混合气,如果可以使用热烟气开采,即烟气辅热联合开采,既能降低原料成本,提升采出率,又可实现CO₂封存。因此,本文利用模拟电厂烟气——CO₂+N₂混合气作为置换气源与辅热联合进行水合物开采研究,探讨联合开采工艺参数的影响、甲烷回收率及能耗。本文选用石英砂+冰粉体系模拟地层条件下,实验研究了开采温度在1¹4℃、开采压力在8¹4 MPa条件下,53%CO₂+47%N₂混合气辅热联合置换开采甲烷水合物过程。结果表明开采温度为1¹4℃、开采压力8¹4MPa,注水体积为20ml、注水温度为20℃⁶0℃,甲烷回收率随着开采压力、开采温度、注水温度的升高而升高。在开采温度为1℃、注水温度为60℃,开采压力为14MPa下,甲烷回收率高达91.6%。论文通过研究1¹4℃的甲烷水合物热解实验,分析了混合气辅热联合置换开采甲烷水合物的开采机制,设计了混合气辅热联合置换开采甲烷水合物和混合气直接置换开采甲烷水合物的两种方案。利用Aspen软件模拟计算了在开采温度为1¹2℃、开采压力范围为3¹6MPa条件下,两种方案的物料和能耗分析,分析结果表明:在1℃、6MPa下,两者的能耗均达到最低,53%CO₂+47%N₂混合气辅热联合置换开采下的单位能耗为0.59kWh/Kg-CH₄;53%CO₂+47%N₂混合气置换开采下的单位能耗为0.66kWh/Kg-CH₄。辅热联合开采能效值为18.49²4.44,置换开采能效值为14.81²2.25。因此,联合开采的能效高于置换开采的能效。