[發明專利]一種氫能源利用燃氣摻混系統及氫氣和天然氣配比控制方法

在審

• 申請號: 202010812008.3
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111992071A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 韓民;韓鐵嶺;趙連寬;史忠強;周建軍;閆義忠;李軍明
• 申請（專利權）人: 山西銘石煤層氣利用股份有限公司;歐科能源技術（天津）有限公司
• 主分類號: B01F5/06
• 分類號: B01F5/06;B01F3/02;B01F15/04
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 劉瑛

1.一種氫能源利用燃氣摻混系統的氫氣和天然氣配比控制方法，其特征在于，所述氫能源利用燃氣摻混系統的氫氣和天然氣配比控制方法包括：

氫氣和天然氣管路上的氣動切斷閥與氫氣和天然氣進出口壓力、溫度變送器和可燃氣體泄露自動檢測報警器連鎖，數值超過設定值正負20％時所述氣動切斷閥自動關閉截斷氫氣和天然氣氣源；

天然氣和氫氣管線出口壓力變送器實時監控天然氣和氫氣調后壓力，數值超過設定值正負10％范圍時，控制系統進行報警；

氫氣段流量計控制氫氣出口調節閥開關程度，對比天然氣流量值，根據配比需求，對氫氣流量進行控制，實現氫氣混氣配比符合設定值；

混氣出口的檢測設備配合溫壓補償后的流量值共同控制天然氣和氫氣管線上調節閥開度，控制氫氣體積流量，進行加氫量的在線調節與自動跟隨，實現天然氣和氫氣配比。

2.如權利要求1所述的氫能源利用燃氣摻混系統的氫氣和天然氣配比控制方法，其特征在于，氫氣混氣配比中按體積比設定值為：氫氣摻混量為3％～20％；

混氣出口的檢測設備包括：甲烷分析儀和氫氣分析儀。

3.一種實施權利要求1～2任意一項所述控制方法的控制系統，其特征在于，所述控制系統包括：

PLC控制柜，設置有觸摸屏，用于對設備的進出口壓力、出口氫氣含量和閥門狀態的顯示、調節閥開度大小的顯示；參數設置；歷史報警查詢；數據報表查詢；

工控機，用于對現場混氣裝置的自動控制及安全切斷保護。

4.一種如權利要求3所述的控制系統，其特征在于，整個混氣過程PLC控制柜根據采集的流量值、氣體濃度進行自動控制；在混氣過程中對出口壓力、出口氣體濃度實時監測，當有出口氣體濃度低報和高報、出口壓力低報和高報時，根據下游氫氣要求設定所需連鎖保護。

5.一種氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，所述氫能源利用燃氣摻混系統包括：

氫氣管線裝置，源頭氫氣進入混氣管道經入口球閥、氣動切斷閥、過濾器，通過流量計計量氫氣流量，再通過調節閥調節氫氣用量后經出口球閥進入混氣裝置；

天然氣管線裝置，源頭天然氣進入混氣管道經入口球閥、過濾器切斷閥，調壓計量后經調節閥到出口球閥進入混氣裝置；

混氣裝置，混氣出口的檢測設備混配合溫壓補償后的流量值共同控制天然氣和氫氣管線上調節閥開度，控制氫氣體積流量，進行加氫量的在線調節與自動跟隨，實現天然氣和氫氣配比。

6.如權利要求5所述的氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，所述氫氣管線裝置包括：

長管拖車裝載氫氣運至站房混氣撬裝設備旁，通過連接氫氣高壓軟管、放空閥、手動高壓球閥和壓力變送器進入混氣裝置中的氫氣調壓管線。氫氣一級調壓管線設置兩路，每路線路中設置入口球閥、氣動緊急切斷閥、高精度高壓過濾器、一級調壓器、氫氣壓力表、一調出口閥門進入匯氣管道，匯氣管設有壓力變送器，旁通手動球閥、安全放散閥、氫氣根閥和氫氣旁通閥組，氫氣經匯管進入二級調壓管線，氫氣二級調壓管線設置兩路，每路線路中設置入口球閥、二級調壓器、氫氣壓力表、氫氣流量計、調節閥、二調出口閥門進入匯氣管道，匯氣管設有壓力變送器，氫氣溫度計、溫度變送器、安全放散閥、根閥和旁通閥組，兩級安全閥匯總至撬外。

7.如權利要求6所述的氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，經阻火器后排空放散，出口設置止回閥，防止氫氣氣回流；氫氣管線裝置管線管道材質為316L。

8.如權利要求5所述的氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，天然氣管線裝置包括：

入口管線中設置天然氣熱值分析儀、壓力變送器、溫度變送器、天然氣壓力表、天然氣溫度計，然后天然氣進入調壓計量管路，分為兩路，每路入口設置手動球閥、高精度過濾器、氣動緊急切斷閥、調壓器、天然氣壓力表、天然氣流量計、調節閥、出口手動球閥進入匯氣管道，匯氣管上設有壓力變送器、安全放散閥、天然氣根閥和天然氣旁通閥組匯總至撬外。

9.如權利要求8所述的氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，經天然氣阻火器后排空放散。

10.如權利要求5所述的氫能源利用燃氣摻混系統，其特征在于，混氣裝置包括：

天然氣和氫氣共同進入靜態混合器進行摻混，氫氣入口設置導流管，將擴散出的氫氣與天然氣進行初次混合，經靜態混合器中的多組金屬板波紋填料渦流發生器將兩種氣體充分互混，靜態混合器本體上設置儀表閥和差壓表，下方低點設置排污閥，后方管道設有甲烷和氫氣組分在線分析儀，后方為壓力變送器、溫度變送器、混合氣管線壓力表，混合氣溫度計、出口手動球閥，箱體內設有實時監測燃氣泄漏的可燃氣體泄漏報警探頭和連鎖的防爆風機。