掺氢天然气长输管道泄漏扩散规律数值模拟 被引量：14

1

作者 彭善碧 罗雪 杨林 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期44-52,59,共10页

目的 探究多因素耦合下掺氢导致的天然气长输管道泄漏扩散规律。方法 以西气东输二线工程为研究对象,采用Fluent软件建立管道二维平面泄漏扩散模型,通过单因素和多因素耦合分析掺氢比、泄漏孔径、风速和大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的... 目的 探究多因素耦合下掺氢导致的天然气长输管道泄漏扩散规律。方法 以西气东输二线工程为研究对象,采用Fluent软件建立管道二维平面泄漏扩散模型,通过单因素和多因素耦合分析掺氢比、泄漏孔径、风速和大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响。结果 随着掺氢比增加,甲烷扩散区域的质量分数和宽度减小,而氢气则相反;随着泄漏孔径增大,掺氢天然气扩散的质量分数和范围增加;随着风速增加,掺氢天然气泄漏后扩散的质量分数增加,且分布逐渐向下风向偏移,而扩散高度减小;大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响不显著。不同因素对掺氢天然气管道泄漏扩散范围的影响程度为:泄漏孔径>风速>掺氢比>大气温度。结论 4种影响因素中,泄漏孔径对掺氢天然气管道泄漏扩散的影响程度最大,因此应重点防范掺氢天然气管道因腐蚀等因素引起的管道开裂、穿孔引起的泄漏。 展开更多

关键词 掺氢天然气 长输管道 泄漏扩散 数值模拟 多因素耦合

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基于FLUENT模拟的储罐掺氢装置掺混过程及掺氢比对管道运行参数影响研究 被引量：3

2

作者 许彤 吴浩志 +4 位作者 陈林 董绍华 郭宝玲 李夏喜 孙恒 《力学与实践》 北大核心 2023年第2期314-324,共11页

由于天然气与氢气的物性差异,氢气掺入天然气管网后会改变管线内气体物性条件,掺混均匀程度以及掺氢比均会对管道、设备的性能带来不同程度的影响。储罐是输气管线中最常见的组件,本文以储罐为基础提出了单管分级掺氢、多管多汇单次掺... 由于天然气与氢气的物性差异,氢气掺入天然气管网后会改变管线内气体物性条件,掺混均匀程度以及掺氢比均会对管道、设备的性能带来不同程度的影响。储罐是输气管线中最常见的组件,本文以储罐为基础提出了单管分级掺氢、多管多汇单次掺氢两种掺氢方案,并采用FLUENT软件建立储罐模型进行动态掺混仿真,结果表明单管分级掺混方案相较于多管多汇单次掺混方案能取得更好的掺混效果。为了探究不同掺氢比气体通过单管单汇方案储罐和以上两种掺氢方案对管道运行的影响,本文采用HYSYS软件分别建立对应工艺流程模型进行工艺模拟,结果表明,三种方案的储罐内压力排序为:多管多汇单次掺氢>单管单汇储罐>单管分级掺氢;此外,随掺氢比增加,管道压力和温度增大,而压降、温降减小。总体而言,本文提出的基于储罐的掺氢方案具有结构简单、加工方便、成本低、掺混效果和掺氢比适应性相对较好等优点,此外不同掺氢比下HYSYS工艺模拟结果对于掺氢管线的运行分析也有参考意义。 展开更多

关键词 掺氢天然气 掺氢比 管道工况

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掺氢天然气站场泄漏后果演化及评价研究

3

作者 陈俊文 贾红蕊 +6 位作者 李天雷 彭方宇 王雅熙 韩辉 李玉星 付建民 任虹蔚 《油气与新能源》 2024年第4期97-107,共11页

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... 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。 展开更多

关键词 掺氢天然气 站场 泄漏扩散 后果演化 风险评价

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基于贝叶斯网络的掺氢管道泄漏风险评价方法

4

作者 徐晴晴 张璇 +3 位作者 赵瑞东 熊鑫 蒋璐朦 禹盛阳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期61-70,共10页

氢气是一种可靠的清洁能源,开展氢气体积分数10%~20%的天然气掺氢输送是目前国内外氢气经济高效输送研究的热点。然而,掺氢后天然气的密度、热值、阻力等发生改变,打破管网的动态平衡。不同掺氢比例对管道的相容性、安全事故、完整性等... 氢气是一种可靠的清洁能源,开展氢气体积分数10%~20%的天然气掺氢输送是目前国内外氢气经济高效输送研究的热点。然而,掺氢后天然气的密度、热值、阻力等发生改变,打破管网的动态平衡。不同掺氢比例对管道的相容性、安全事故、完整性等均产生影响,将增大管道的失效风险。因此,本文开展掺氢天然气管道失效风险分析,通过识别掺氢过程中可能出现的各种风险因素,建立以掺氢天然气管道泄漏失效为顶上事件的事故树,再依据事故树与贝叶斯网络的映射关系转化为对应的贝叶斯网络。将时间因素纳入分析中,进行掺氢天然气管道失效的动态贝叶斯网络分析,得出导致管道失效的关键因素以及随时间变化的变化趋势。考虑到不同的掺氢比例会对管道部分基本事件的先验概率产生影响,在掺氢比例5%~30%工况下,对失效概率进行更新,获得管道失效概率随掺氢比例变化的变化趋势,为天然气管道掺氢技术的风险管理及控制提供了新的思路与方法。 展开更多

关键词 掺氢天然气管道 失效风险分析 贝叶斯网络 事故树 leaky noisy-or gate模型

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掺氢天然气管道输送研究进展 被引量：139

5

作者 李敬法 苏越 +1 位作者 张衡 宇波 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期137-152,共16页

可再生能源发电制氢被认为是解决弃电消纳问题的一条有效途径,将氢气以一定的比例掺入天然气中,利用现有的天然气管道或管网进行输送,有可能是当前实现大规模氢气输送的最佳方式。为此,围绕掺氢天然气管道输送中的若干关键问题,通过文... 可再生能源发电制氢被认为是解决弃电消纳问题的一条有效途径,将氢气以一定的比例掺入天然气中,利用现有的天然气管道或管网进行输送,有可能是当前实现大规模氢气输送的最佳方式。为此,围绕掺氢天然气管道输送中的若干关键问题,通过文献调研的方式回顾和分析了近年来国内外掺氢天然气管道输送的主要研究进展。研究结果表明:①天然气管道允许的掺氢比上限仍不明晰,需重点揭示掺氢天然气对典型管材氢脆和氢腐蚀的影响,建立典型管材关键力学性能数据库和相容性评价体系;②要探究掺氢天然气的泄漏、积聚、燃烧和爆炸等安全事故特征和演化规律的变化,需明确掺氢对安全事故产生的新影响,发展缺陷在线智能监测和应急修复技术;③目前掺氢天然气管输风险评估和可靠性评价方法研究不足,需要开展考虑掺氢影响的天然气管输完整性评价和智能管理;④进一步完善掺氢天然气管输配套设备、输送工艺、掺氢及氢分离工艺等,并尽快制订掺氢天然气管输技术标准和安全运行技术体系。结论认为,该研究成果可以为掺氢天然气管道输送关键技术的研究和推广应用提供有益的参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道输送 掺氢比 材料相容性 燃气互换性 安全事故 完整性管理 标准规范

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掺氢天然气管道输送安全技术 被引量：65

6

作者 赵永志 张鑫 +2 位作者 郑津洋 顾超华 张林 《化工机械》 CAS 2016年第1期1-7,共7页

介绍了利用现有天然气管道进行掺氢天然气输送的安全问题,总结了掺氢天然气与材料相容性、泄漏与积聚、完整性管理及风险评估等方面的研究现状,讨论了掺氢天然气管道输送研究进一步所需解决的安全问题。

关键词 天然气管道 掺氢天然气 相容性 泄漏与积聚 完整性管理 风险评估

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掺氢天然气管道典型管线钢氢脆行为 被引量：35

7

作者 李玉星 张睿 +6 位作者 刘翠伟 王财林 杨宏超 胡其会 张家轩 徐修赛 张慧敏 《油气储运》 CAS 北大核心 2022年第6期732-742,共11页

目前,在氢能储运技术中,利用现有天然气管网以掺氢天然气的形式输送氢气最为经济,掺氢天然气输送技术受到国内外研究机构的广泛关注。然而,管线钢在输氢过程中因氢与基体接触,可能发生氢脆现象,导致其力学性能发生劣化,威胁管道的安全... 目前,在氢能储运技术中,利用现有天然气管网以掺氢天然气的形式输送氢气最为经济,掺氢天然气输送技术受到国内外研究机构的广泛关注。然而,管线钢在输氢过程中因氢与基体接触,可能发生氢脆现象,导致其力学性能发生劣化,威胁管道的安全运行。以天然气管道典型用钢X52、X80钢为研究对象,通过高压气相氢环境下的原位拉伸实验和断口形貌分析研究其在实际掺氢工况下的力学性能变化规律,分析氢分压对材料屈服强度、抗拉强度、断面收缩率及氢脆指数的影响。结果表明:掺氢天然气随氢分压增大,X52、X80钢的塑性逐渐下降,氢脆程度加剧;与X80钢相比,X52钢更适用于掺氢天然气输送。研究成果可为未来掺氢天然气管道的设计选材与安全运行提供参考。 展开更多

关键词 管线钢 氢脆 气相原位充氢 慢应变速率拉伸 氢相容性 掺氢天然气管道

原文传递

天然气管道掺氢输送可行性探究 被引量：22

8

作者 时浩 吕杨 谭更彬 《天然气与石油》 2022年第4期23-31,共9页

氢能是一种零碳排、应用形式多样的清洁能源,有望成为推动中国能源转型的重要力量。天然气管道掺氢输送可以充分利用现有天然气管网设施,解决弃电消纳难题,促进低碳经济发展。系统总结了国内外关于天然气管道掺氢输送的研究进展,阐述了... 氢能是一种零碳排、应用形式多样的清洁能源,有望成为推动中国能源转型的重要力量。天然气管道掺氢输送可以充分利用现有天然气管网设施,解决弃电消纳难题,促进低碳经济发展。系统总结了国内外关于天然气管道掺氢输送的研究进展,阐述了掺氢输送的可行性和面临的主要挑战。研究表明:掺氢后,混输气的华白数和燃烧势均降低,当掺氢比低于20%左右时,可以满足民用终端的燃气要求;氢脆发生的几率随着管材等级的提升而增大,中低压天然气管网更适于开展掺氢输送;离心式压缩机的做功部件与氢气直接接触,更易产生氢腐蚀,与管网的联合工作区间变窄,容易出现喘振现象,可以通过提高管网运行压力确保工况稳定。现阶段国内外在天然气管道掺氢输送领域的规范尚属空白,相关项目多参照纯氢管道或天然气管道设计规范进行。利用已有天然气管网进行掺氢输送的前景广阔,建议深入开展氢能技术的应用示范,加快出台相关专业标准与规范,促进氢能产业的稳步发展。 展开更多

关键词 天然气掺氢 掺氢比 管道输送 互换性 适应性

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天然气随动掺氢技术研究进展 被引量：18

9

作者 张立业 邓海涛 +10 位作者 孙桂军 宁晨 孙钢 刘伟 孙晨 兰雪影 鲁仰辉 贾冠伟 安永伟 冀守虎 许未晴 《力学与实践》 北大核心 2022年第4期755-766,共12页

氢气是一种零排放的二次能源,是实现“双碳”目标的重要能源之一。采用在役天然气管道或管网输送掺氢天然气,是实现氢气大规模输送的有效方式。精确控制进入输送系统的掺氢比例对系统安全运行具有重要意义。本文介绍了电气式和机械式随... 氢气是一种零排放的二次能源,是实现“双碳”目标的重要能源之一。采用在役天然气管道或管网输送掺氢天然气,是实现氢气大规模输送的有效方式。精确控制进入输送系统的掺氢比例对系统安全运行具有重要意义。本文介绍了电气式和机械式随动掺氢系统的结构与原理;分析了红外吸收型、热传导型、半导体型浓度传感器和相应的综合测量系统在掺氢比动态调整中的应用;重点评述了目前3个重要在役天然气掺氢示范项目中随动掺氢系统的组成和运行结果;基于工程实践经验展望了天然气掺氢技术的发展趋势。 展开更多

关键词 天然气掺氢 掺氢原理 掺氢结构 掺氢比动态测量

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天然气掺氢技术应用现状与分析 被引量：18

10

作者 王洪建 熊思江 +5 位作者 张晓瑞 王沐 孙明烨 王卓群 吴荣 福鹏 《煤气与热力》 2021年第10期V0012-V0015,V0045,共5页

探讨国内外掺氢天然气输送及利用技术的发展现状,分析天然气掺氢关键技术研究中存在的问题,对其发展趋势进行展望。

关键词 掺氢天然气 输送 利用

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掺氢天然气环境下管道钢氢脆行为研究进展 被引量：17

11

作者 张家轩 王财林 +5 位作者 刘翠伟 胡其会 张睿 徐修赛 鞠世雄 李玉星 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期76-88,共13页

为推动我国掺氢天然气管道的发展,综述了目前含氢气环境下管道钢氢脆的研究成果,总结了温度、压力、掺氢比等运行条件对钢材氢脆的影响,分析了钢材强度、微观组织、氢陷阱等材料性质与管道钢氢脆行为之间的联系,归纳了预防和抑制管道钢... 为推动我国掺氢天然气管道的发展,综述了目前含氢气环境下管道钢氢脆的研究成果,总结了温度、压力、掺氢比等运行条件对钢材氢脆的影响,分析了钢材强度、微观组织、氢陷阱等材料性质与管道钢氢脆行为之间的联系,归纳了预防和抑制管道钢氢脆行为的方法。笔者认为,当前亟待解决的科学技术问题包括进一步探究掺氢天然气管道环境下不同运行条件对管道钢氢脆行为的影响规律;确定掺氢天然气管道的安全运行温度、压力、掺氢比等关键参数;建立不同服役条件下掺氢天然气管道输送的安全评价方法,完善掺氢天然气管道与现役管道相容性评价体系;形成掺氢天然气管道的设计规范和相关标准;开展气体抑制剂和阻氢涂层等抗氢脆方法的评价。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道钢 氢脆 机理 掺氢比 涂层

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天然气管道掺氢输送研究现状与分析 被引量：13

12

作者 高岳 朱红钧 +3 位作者 唐堂 李佳男 陈泉宇 刘文丽 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第3期118-128,共11页

天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了... 天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了影响天然气管道掺氢安全输送的主要因素,即掺氢引起的天然气物性改变、氢致失效和掺混不均,以及掺氢管道泄漏扩散和燃爆的安全问题。结果表明,天然气掺氢后,对现有管材提出了新要求,需开展相关实验以揭示氢致失效机理,掺氢天然气管道停输后是否发生气体分层与管道是否发生氢致失效密切相关。掺氢天然气管道泄漏扩散及自燃的安全范围、发生燃爆所需的最小掺氢比及燃爆机理尚不明晰,实验研究与实际运营存在差距。针对天然气管道掺氢输送的规范、标准及相关监管政策仍处于发展阶段,需要结合系统的研究数据及实践进一步完善。以上结果明晰了掺氢输送存在的风险,可为大规模掺氢混输的工程推广与实际运营提供参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道输送 掺氢比 泄漏扩散 燃爆

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氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟 被引量：11

13

作者 苏越 李敬法 +3 位作者 宇波 赵彦琳 李建立 韩东旭 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期113-122,共10页

在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气... 在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所,其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此,采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程,分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明:(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度,但影响较小;(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用,相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果,可基本实现氢气和甲烷完全混合;(3)当扰流元件合理布置时,导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为,该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考,有助于氢能产业的快速安全发展。 展开更多

关键词 掺氢天然气 静态混合器 气体混合 掺混均匀度 掺氢比 氢能运输 数值模拟

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天然气掺氢对管输工艺安全影响的探讨 被引量：13

14

作者 陈俊文 汤晓勇 +3 位作者 陈情来 陶科宇 谌贵宇 李天雷 《天然气与石油》 2022年第4期16-22,共7页

天然气管道中掺入氢气输送是推进氢能大规模利用的有效途径,而氢气掺入天然气后的运行安全是不可回避的问题。近年来,国内外开展了天然气管道掺氢输送的前期理论研究、输送工艺影响分析、末端适应性与低压先导试验,但尚未完全结合长输... 天然气管道中掺入氢气输送是推进氢能大规模利用的有效途径,而氢气掺入天然气后的运行安全是不可回避的问题。近年来,国内外开展了天然气管道掺氢输送的前期理论研究、输送工艺影响分析、末端适应性与低压先导试验,但尚未完全结合长输管道系统特点对掺入氢气后管道系统的技术安全相关适应性进行深入研究。基于氢气、天然气的物理特性,开展了天然气掺氢管道工程设计关键参数确定方法的讨论,结合工程设计关注场景进行了天然气掺氢对管道输送关键工艺安全影响的探讨,提出了工程设计的相关建议。研究表明,天然气掺氢后,混合介质的最小点火能、爆炸下限、焦耳—汤姆逊效应等降低,泄漏趋势升高;掺氢天然气泄漏后热辐射范围、潜在影响半径等随氢气掺混比例升高而减小或降低,绝热泄放后温度、泄漏体积流量、冲蚀指数、泄漏扩散范围、可燃气体检测指标等随氢气掺混比例升高而增大或提高,工程实施时应予以甄别与重视。研究成果可为后续天然气掺氢管道工程提供借鉴。 展开更多

关键词 天然气掺氢 管道输送 工艺安全 探讨

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天然气掺氢输送与应用安全性研究综述 被引量：11

15

作者 潘耕裕 臧子璇 +3 位作者 黄小美 杜建梅 赵伟 李军明 《煤气与热力》 2021年第9期29-35,V0043,V0044,共9页

综述国内外掺氢天然气管道输送和终端应用的研究现状,总结天然气管网掺入氢气的主要已知危害和风险,讨论掺氢对终端应用安全性的影响。氢气对输送管道的影响主要来自管材的氢脆现象。对压力较高的管道,氢气的掺入会使钢的断裂韧性减小,... 综述国内外掺氢天然气管道输送和终端应用的研究现状,总结天然气管网掺入氢气的主要已知危害和风险,讨论掺氢对终端应用安全性的影响。氢气对输送管道的影响主要来自管材的氢脆现象。对压力较高的管道,氢气的掺入会使钢的断裂韧性减小,加速裂纹扩展,降低疲劳寿命。由于氢气密度小,易扩散,掺氢使气体的渗漏和燃烧爆炸风险增加,且随着掺氢浓度的增加危险程度也逐步增加,泄漏后果的影响需要根据具体的泄漏环境进行分析。掺氢天然气用于家用燃具所造成的主要安全性问题是回火,对于预混式燃烧器,掺氢极限主要取决于回火极限,根据实验结果,在不对燃具做改变的情况下,安全掺氢体积分数不宜超过25%。在工业应用中,由于工业燃烧器具有高度多样性的特点,不同类型燃烧器的最大掺氢量各不相同,因此难以对天然气掺氢带来的影响得出普遍结论,也无法对掺氢浓度制定统一标准。掺氢天然气汽车燃料中的氢气体积分数不应高于18%,混合气体中甲烷体积分数过低,将导致功率大幅度下降,若氢气体积分数超过30%,可能出现发动机爆震的情况。 展开更多

关键词 天然气掺氢输送 终端应用 掺氢量 氢脆

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考虑阶梯碳交易机制的含混氢天然气综合能源系统容量配置 被引量：8

16

作者 李亚峰 王维庆 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期237-247,共11页

针对综合能源系统的低碳排放要求与负荷需求特点,提出一种考虑阶梯碳交易机制和混氢天然气的综合能源容量配置方法。首先,为缓解风光能源出力波动性建立以氢气储能为媒介的氢能系统,再考虑氢能对天然气的替代作用,创建由氢储能与液化天... 针对综合能源系统的低碳排放要求与负荷需求特点,提出一种考虑阶梯碳交易机制和混氢天然气的综合能源容量配置方法。首先,为缓解风光能源出力波动性建立以氢气储能为媒介的氢能系统,再考虑氢能对天然气的替代作用,创建由氢储能与液化天然气构造混氢天然气的综合能源系统架构;然后,引入阶梯碳交易机制约束系统碳排放;最后,以包含运行成本和年化投资成本的年投资总成本为目标函数,进行容量配置优化。算例仿真结果验证了所提模型和策略能有效降低碳排放和年投资总成本,对综合能源配置具有重要参考价值。 展开更多

关键词 碳交易机制 氢能系统 液化天然气 混氢天然气 容量配置

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天然气掺氢在管道流动中的氢浓度分布 被引量：9

17

作者 安永伟 孙晨 +5 位作者 冀守虎 贾冠伟 许未晴 刘伟 周亮 蔡茂林 《力学与实践》 北大核心 2022年第4期767-775,共9页

天然气掺氢是解决氢气产地与使用地不匹配,进而实现氢气大规模、远距离输送的主要方法。由于氢气的存在会导致在役天然气管道出现氢脆引起安全事故。所以,研究天然气掺氢管路中氢气组分、速度、聚集的规律分析十分必要。本文选用天然气... 天然气掺氢是解决氢气产地与使用地不匹配,进而实现氢气大规模、远距离输送的主要方法。由于氢气的存在会导致在役天然气管道出现氢脆引起安全事故。所以,研究天然气掺氢管路中氢气组分、速度、聚集的规律分析十分必要。本文选用天然气和氢气两种工质,构建T型掺混管路模型和变径管路模型;并基于Fluent软件对T型掺混管路和10种变径掺混管路进行数值模拟研究。结果表明,对于T型掺混管路,在管长是管径35倍处内依然有明显分层,宽度占据1/3管径。对于变径掺混管路,发现变径越靠近掺混中心、直径越窄、高度越低越容易发生氢气富集,氢气摩尔分数最高达到50%~60%,易引起管道的氢脆。研究结果可对天然气掺氢在管道中流动的氢浓度分布和管道变径选取提供参考。 展开更多

关键词 天然气掺氢 氢气流动 氢气摩尔分数 氢浓度分布

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掺氢天然气分离工艺方案及经济性分析 被引量：8

18

作者 谭遥 李琦 +3 位作者 王捷 刘蔷 黄晨直 班久庆 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期41-47,共7页

目的天然气管道掺氢输送被认为是氢能大规模、低成本、长距离运输的重要途径之一。为了获得高纯度氢气,需要在终端将掺氢天然气进行分离。目前,单一的氢气分离手段难以直接适用于低含量氢的掺氢天然气分离。方法对比了几种常见的氢气分... 目的天然气管道掺氢输送被认为是氢能大规模、低成本、长距离运输的重要途径之一。为了获得高纯度氢气,需要在终端将掺氢天然气进行分离。目前,单一的氢气分离手段难以直接适用于低含量氢的掺氢天然气分离。方法对比了几种常见的氢气分离技术的原理、工艺参数、优缺点等,结合掺氢天然气的特点,选定了“膜分离+变压吸附”耦合工艺路线,并针对掺氢比(摩尔分数,下同)分别为10%、15%、20%的掺氢天然气分离工艺方案进行了经济性分析,获得了各分离方案的成本。结果掺氢比为10%、15%、20%的综合分离成本分别为0.8467元/m^(3)氢气、0.5197元/m^(3)氢气、0.3826元/m^(3)氢气。结论较低含量的掺氢天然气分离成本较高,大规模推广应用仍面临经济性制约和诸多挑战。 展开更多

关键词 掺氢天然气 氢气分离 掺氢比 经济性分析

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西气东输一线管道掺氢输送压缩机运行工况适应性分析 被引量：8

19

作者 牟磊 刘海峰 +4 位作者 甘燕利 贾文龙 谢萍 吴瑕 李长俊 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期133-141,共9页

目的将氢气掺入天然气管网会改变气体的组成和物性参数,使离心式压缩机运行工况点发生偏移,影响压缩机进出口压力、功率和能耗。为此,需对掺氢输送压缩机的运行工况进行适应性分析。方法以西气东输一线管道为研究对象,考虑氢气掺入对天... 目的将氢气掺入天然气管网会改变气体的组成和物性参数,使离心式压缩机运行工况点发生偏移,影响压缩机进出口压力、功率和能耗。为此,需对掺氢输送压缩机的运行工况进行适应性分析。方法以西气东输一线管道为研究对象,考虑氢气掺入对天然气物性参数的影响,建立了基于相似换算方法的掺氢天然气离心压缩机特性计算模型、掺氢量为0%~20%条件下的掺氢天然气输送管道仿真模型;分析了掺氢前后在同等输量和同等发热量两种状态下,管道沿线压力、温度、离心式压缩机工况点与性能参数的变化规律。结果对于同等输量工况,在输量为(2800~4500)×10^(4)m^(3)/d,掺氢量为0%~20%时,掺氢量每增加5%,典型R-R型压缩机进口压力、出口压力和压头平均增加3.34%、1.60%和0.39%,压缩机自耗气、功率和压比平均减少0.35%、4.11%和1.64%;对于同等发热量工况,在输量为(2800~3500)×10^(4)m^(3)/d、掺氢量为0%~20%时,掺氢量每增加5%,典型R-R型压缩机进口压力、出口压力、自耗气和功率平均增加7.31%、5.37%、4.78%和0.84%,压头和压比平均减少0.11%和1.72%。结论西气东输一线管道压缩机适用于掺氢输送工况。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道 压缩机 适应性

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静置工况条件下掺氢天然气浓度分布规律 被引量：4

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作者 李敬法 宇波 +2 位作者 苏越 刘翠伟 李玉星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期145-155,共11页

利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能... 利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能量最小原理,推导了在重力场作用下掺氢天然气浓度分布数学模型,并采用Peng-Robinson真实气体状态方程对该数学模型进行了求解,最后研究了甲烷—氢气二元组分混合气体在4种典型场景高度和5种掺氢比下氢浓度随高度的分布规律。研究结果表明:(1)在重力影响下管道顶部和底部的氢浓度存在差异,但其受高度差的影响显著,对于米级的水平管道、几十米级的一般城镇楼宇天然气立管、百米级的高层楼宇天然气立管,氢浓度随高度变化的差异微小,可完全忽略氢分层;(2)对于千米级大落差的掺氢天然气管道,当掺氢比不超过20%时,氢分层仍可忽略,但当掺氢比很高时(例如50%)管道顶部和底部的氢浓度差将超过1%,此时需考虑工程实际情况评估能否忽略氢分层;(3)西气东输某管道考虑真实气体组成、掺氢比20%、管道落差200 m时,各气体组分的浓度随落差高度的分布规律揭示了在实际工程中此类落差高度的掺氢天然气氢分层可忽略。结论认为,对于掺混均匀的掺氢天然气在静置这种最容易发生分层的极端工况下,如果不存在千米级极端大落差和极端大掺氢比,掺氢天然气管道分层现象可完全忽略;该认识从理论上厘清了目前关于掺氢天然气分层现象的争议,对掺氢天然气管道安全输送具有重要指导意义。 展开更多

关键词 掺氢天然气 氢分层 掺氢比 能量最小原理 静置工况

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