[發(fā)明專利]一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法與設備

在審

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112728410A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 萬忠民;張敬;吳裕;盧雁;李圣;謝光彩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南理工學院
• 主分類號: F17D1/04
• 分類號: F17D1/04;F17D1/07;F17D3/12;F17D3/18;F17D3/01;F17D5/00;F17D5/06
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本發(fā)明提供了一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法與設備,實現(xiàn)對氫氣摻入比例的實時調(diào)控，保證天然氣摻氫的安全性與可靠性，達到氫氣安全運輸?shù)哪康摹Ｊ紫葘綒涮烊粴?HCNG)中需要摻入的氫氣比例輸入控制系統(tǒng)，再采集管路中的天然氣壓力、天然氣流量、氫氣壓力、氫氣流量，將其分別輸入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)進行計算后輸出信號來控制相關原件改變氫氣壓力和氫氣流量，多次循環(huán)反饋，從而達到對天然氣摻氫比例精確控制的目的。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及氣體加注技術(shù)領域，尤其是涉及一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法與設備。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，人類對能源的需求日益增加，化石能源終將面臨枯竭，這促使人們對新能源進行開發(fā)與利用。氫氣作為可再生能源，具有燃燒速度快、燃燒界限寬、能量高、可循環(huán)利用、環(huán)保等優(yōu)點，缺點是運輸成本較高。

中國是世界范圍內(nèi)氫能產(chǎn)量最大的國家，未來氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的關鍵是氫能的運輸與高效利用。天然氣在當今世界范圍內(nèi)受到廣泛應用，因此可在天然氣中摻入一定比例的氫氣得到摻氫天然氣(HCNG)，再利用天然氣管網(wǎng)進行運輸。

所述摻氫天然氣(HCNG)具有快速燃燒，著火范圍寬，排放低等優(yōu)點。氫氣替代部分天然氣燃燒提供熱能和電能，有利于緩解天然氣供應壓力。還可以將摻氫天然氣(HCNG)分離為氫氣和天然氣，用于單獨使用，從而完成氫氣的儲存與運輸。

氫氣的摻入不僅會改變天然氣的燃燒特性與排放，同時也會對管道產(chǎn)生影響，其中氫脆問題最為危險。氫脆是氫氣對管道金屬產(chǎn)生劣化作用，使金屬晶界結(jié)合力減弱，使管道塑性下降而產(chǎn)生脆性斷裂或微小裂紋或點蝕。因此，國內(nèi)外對天然氣的摻氫比例有著嚴格的要求。

如今，我國對于摻氫天然氣(HCNG)的應用仍處于初級階段，還未達到大片區(qū)域覆蓋。加氫氣的模式單一，只能加注固定比例的摻氫天然氣(HCNG)，無法根據(jù)實際情況靈活調(diào)控混合氣中的摻氫比。現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)材料類型多，使用環(huán)境差異大，操作壓力不一，將氫氣摻入天然氣管網(wǎng)面臨著復雜的安全問題，而且管道的服役年限和材料的不同對摻氫比例都有不同的要求，過高的摻氫比會影響管道的密封性。

本發(fā)明克服了只能加注特定比例的摻氫混合氣，提供了一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法與設備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法與設備,實現(xiàn)對氫氣摻入比例的實時調(diào)控，保證天然氣摻氫的安全性與可靠性，從而達到氫氣安全運輸?shù)哪康摹?/p>

一種對天然氣摻氫比例精確控制的方法的具體步驟如下：

步驟(1)保證天然氣與氫氣在未混合前的壓力相等，這樣所采集的流量值進行計算后才能真實準確的表達氫氣所占的比例。

步驟(2)確定摻氫天然氣(HCNG)中需要摻入的氫氣比例，將這一具體數(shù)值輸入控制系統(tǒng)。

步驟(3)采集已存在的天然氣管道內(nèi)的天然氣壓力，將所采集的天然氣壓力值輸入控制系統(tǒng)。

步驟(4)采集天然氣管道內(nèi)的天然氣流量，將所采集的天然氣流量值輸入控制系統(tǒng)。

步驟(5)制備所得到的氫氣經(jīng)過過濾裝置進行過濾，通過氫氣管道注入壓縮機進行增壓。

步驟(6)采集增壓過后管道內(nèi)的氫氣壓力，將所采集的氫氣壓力值輸入控制系統(tǒng)。

步驟(7)采集增壓過后管道內(nèi)的氫氣流量，將所采集的氫氣流量值輸入控制系統(tǒng)。

步驟(8)在控制系統(tǒng)中，將步驟(3)中所采集的天然氣壓力值與步驟(6)中采集的氫氣壓力值進行比較；如果天然氣壓力值大于氫氣壓力值，則控制系統(tǒng)輸出信號控制壓縮機對氫氣進行增壓；如果天然氣壓力值小于氫氣壓力值，則控制系統(tǒng)輸出信號控制壓縮機對氫氣進行減壓。