不同边界条件下掺氢对天然气管网运行工况的影响分析

氢气与天然气在物性参数上的差异会导致掺氢后管道及压缩机等水力元件的运行工况发生改变。目前,多数关于掺氢对管网运行工况影响的研究仅针对特定的边界条件及管网结构,研究的结果不具有普适性,研究结论也不相一致。基于此,本文建立了混合气体在管网系统中的流动仿真模型,逐一研究了不同边界条件组合下,掺氢之后管道沿线压力、流量、热值流量、水力坡降以及压缩机的进出站压力和压比等运行参数的理论变化规律。其中,管道的边界条件包括管道节点的压力、体积流量、质量流量以及热流量4种;压缩机的边界条件包括压力、转速以及压比3种控制条件。算例结果表明:掺氢后管道运行工况的变化情况与边界条件直接相关。当压缩机采用定出口压力或定压比控制时,管网工况参数与掺氢比之间有确定的关系,如随着掺氢比的增大,管道压力以一定的函数关系减小;压缩机在采用定转速控制时,管网工况参数的变化较为复杂,如随着掺氢比的增大,管道压力在某些情况下增加,而在某些情况下又会减小,需要针对具体场景进行分析。文章总结了不同边界条件下掺氢对天然气管网运行工况的普适影响,研究结论适用于任意支状管网,可为掺氢之后管网系统的运行调控提供理论指导。

掺氢天然气站场泄漏后果演化及评价研究

利用天然气管道系统混输氢气是一种高效、经济的输送方式,研究掺氢天然气站场泄漏后果演化及定量风险对保障掺氢管网安全运行有重要意义。建立了掺氢天然气站场模型,运用FLACS(一种基于计算流体力学的火灾与爆炸仿真软件)模拟了不同场景下掺氢天然气泄漏扩散后果的演化过程,分析了掺氢比、泄漏孔径、泄漏压力及泄漏温度等因素的影响。研究发现:在高风速条件下,增大掺氢比,泄漏扩散危险范围和火灾热辐射危险半径减小;较大的泄漏孔径导致泄漏危险性显著增加;泄漏压力和泄漏温度对泄漏扩散后果影响不大。基于模拟后果,对掺氢天然气站场进行了喷射火定量风险评价,发现喷射火定量风险值随掺氢比的增加而降低。研究结果可为掺氢天然气站场的建设与安全维护提供参考。

海上风电制氢技术及氢能产业发展现状与建议

利用海上风电制氢是未来重要的制氢方式,也是实现“双碳”目标的重要途径。对不同水电解制氢技术的优缺点、海上风电制氢装置的运行方式进行了介绍,从氢气的存储与运输、加氢站、氢能应用领域这3个方面对氢能产业发展现状进行了分析,并对氢能产业发展提出了建议。研究结果显示:1)碱性水电解制氢装置的整体造价低,单台装置的产氢量大,但难以快速启动和调节负荷,适用于输出功率波动较小的集中式风力发电电源。2)PEM水电解制氢装置可以更好地耦合输出功率波动较大的电源,未来其将向大功率、低成本制氢的方向发展,以适应大规模海上风电制氢项目的需求。3)从短期来看,高压气态储氢技术是发展重点;而从长期来看,低温液态储氢技术是未来重要发展方向。氨储氢、甲醇储氢和有机液态储氢等新型化合物储氢技术的发展为氢能存储提供了更多选择。4)目前中国日加注能力在200 kg的加氢站属于示范运营站,未来加氢站有望从500 kg的日加注量起步,大日加注量的加氢站将会成为未来1~2年内建设的主流加氢站。5)目前氢能在化工、交通、天然气掺氢等领域均有应用,且未来发展潜力巨大。

碳中和背景下天然气掺氢应用与关键技术研究

天然气掺氢的应用场景开发与关键技术研究可为解决现阶段弃电储能、氢气远距离输运、氢能多样化应用等提供新的思路,促进氢气产业化规模化的发展。本文分析了天然气掺氢在储能运输、交通、燃烧、发电四个领域的应用可行性,概括了当前国内外在天然气掺氢方面相关标准体系建立现况,并着眼发电行业,以国内首套掺氢燃气轮机项目中混氢站的设计为切入点,重点探讨了天然气掺氢中核心问题之一的混氢工艺的设计,为今后掺氢燃气轮机的发展奠定基础,为掺氢项目的设计实施提供借鉴意义。

天然气掺氢混气站的总平面布置分析

分析了天然气与氢气的火灾危险性,介绍了天然气掺氢混气站总平面布置的标准选择和注意事项,结合实际工程案例,对标准的使用、总平面布置及站内交通流线设计等进行分析。