掺氢天然气管道输送安全技术

第 4 3 卷 第 1 期 化 工 机 械 掺氢天然气管道输送安全技术 赵 永 志 张 鑫 郑 津 洋 。 顾超 华 · 张 林 ( 1 ． 浙江大学化学工程与生物工程 学院 化工机械研究所 ； 2 ． 高压过程装备与安全教育部工程研究 中心； 3 ． 流体动力与机电系统国家重点实验室； 4 ． 浙江工业大学材料科 学与工程 学院 材料成型及控制工程研究所 ) 摘 要 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 中图分类号 T Q 0 5 5 ． 8 1 文献标识码 A 文章编号 0 2 5 4 - 6 0 9 4 ( 2 0 1 6 ) 0 1 - 0 0 0 1 - 0 7 化石能源的枯竭和环境问题的 日 益加剧迫使 人们不断加大对新能源的开发和利用。风能因资 源丰 富 、 清 洁无 污染 而受 到青 睐 ， 但 由于其具 有波 动性及随机性等特点 ， 大规模风 电利用时存在严 重 的弃 风 限 电 问题 。我 国风 力 资 源 规模 大 ， 远 离 负荷中心 ， 大规模风 电消纳问题更 为突出。通过 大规模风电制氢 ， 并将氢以一定比例掺入天然气 ， 组成掺氢天然气 ( H C N G ) ， 然后再利用现有 的天 然气管网进行输送 ， 被认 为是解决大规模风电消 纳问题 的有效途径。掺氢天然气可被直接利用 ， 或者将氢与天然气分离后分别单独使用。因此 ， 该 方式 也 被认 为是 实现氢 较低 成本 远距 离输 送 的 方法。然而由于氢气对金属材料的劣化作用及其 较宽的燃烧极限和更快 的燃烧速率 ， 加之天然气 管道输送本身具有危 险性 ， 利用现有天然气管道 输送掺氢天然气的安全性问题亟待解决。 迄 今 为 止 ， 欧 盟 的 N a t u r a l H y项 目、 荷 兰 的 V G 2项 目 、 德 国的 D V G W 项 目以及 美 国能源 部 实 施的氢能管道研究发展工程等均研究了掺氢天然 气管 道输 送 的安全 问题 。研 究主要 从 掺氢 天然 气 与材 料 相 容性 、 泄漏 与 积 聚 、 燃烧 与 爆 炸 、 完 整 性 管理和风险评估 5 个方面开展。笔者介绍了天然 气管道输送系统和利用其......