天然气管道随动流量掺氢实验及新认识

作     者：李敬法 宇波 李璐伶 段鹏飞 刘翠伟 李玉星 LI Jingfa;YU Bo;LI Luling;DUAN Pengfei;LIU Cuiwei;LI Yuxing

作者机构：北京石油化工学院机械工程学院 长江大学石油工程学院 深圳燃气集团股份有限公司 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2024年第44卷第7期

页      面：165-173页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“中低压纯氢与掺氢燃气管输工艺与掺氢设备研发”(编号:2021YFB4001602)、国家自然科学基金项目“城镇掺氢燃气管道掺混/分层传质机理及高精度随动流量掺氢调控机制研究”(编号:52372311)、福建省“揭榜挂帅”引导性项目“城镇中低压管道燃气掺氢及燃烧关键技术与装备研发”(编号:2023H0054) 

主　　题：掺氢天然气 管道输送 掺氢工艺 掺混均匀度 掺氢精度 随动流量 静态混合器 实验研究 

摘      要：如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气管道输送技术的进一步发展。为此,研究了天然气管道随动流量掺氢工艺,并基于高效静态混合器、氢组分浓度三维在线检测和双反馈随动流量定比掺氢,搭建了天然气管道随动流量掺氢实验系统,最后开展了掺氢流量100 Nm3/h以内、掺氢比5.0%~20.0%的实验研究。研究结果表明:①设计搭建的随动流量掺氢实验系统的掺混均匀度大于95%,不考虑测量误差影响时掺氢精度绝对值小于等于1.67%,考虑测量误差影响时,当掺氢比大于等于10.0%时掺氢精度绝对值小于等于3.30%,而掺氢比为20.0%时掺氢精度绝对值小于等于1.70%,随动流量掺氢性能优于标准规范技术指标;②相同实验条件下,受氢气分析仪精度等级和量程的影响,掺氢比越小,掺氢精度越低;③为合理表征掺氢精度,在制定相关标准规范时建议根据掺氢比范围分级定义随动流量掺氢精度。结论认为,该成果认识可为掺氢天然气管道输送技术的发展和相关标准规范的制定提供重要理论和技术参考。