一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置的制作方法

本发明涉及气体能源，特别涉及一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置。

背景技术：

1、天然气掺氢技术，将氢气注入到天然气管道中混合形成掺氢天然气，并输送至终端用户，从而形成“制氢、混氢、输氢、用氢”的系统化应用。天然气掺氢技术不仅可以提高可再生能源利用率，有利于解决我国的问题，还实现了氢气部分替代天然气，有利于降低我国天然气对外依存度。除此以外，掺氢天然气能够降低终端燃烧产生的污染物，有利于解决城市雾霾、酸雨等问题。因此，天然气管道掺氢技术的应用是未来天然气行业发展的重要方向之一。

2、将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法。由于氢气分子重量远低于天然气，天然气长输管道高低落差能达上千公里，随着氢气的掺入，是否会因为氢气与天然气的分子重量差而造成管道局部氢分压和体积分数升高，进而导致管材失效引起泄漏，是目前阻碍天然气掺氢技术在高压长输管道推广应用的技术难点。

3、尽管目前国内外已进行了很多天然气掺氢输送示范项目,均证明了天然气掺氢输送的可行性。然而,因为各个国家运送的距离，天然气管道运行的压力都不相同,不能完全的照搬别人的数据，而中国运送距离长、很多地方地势复杂管道会有起伏，没有一套适用于高压、起伏管道的掺氢实验装置不利于掺氢管道的远距离输送。

4、基于此，需要研发一种适合国内天然气长输管道运输的掺氢实验装置。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，有效的克服了现有技术的缺陷。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，包括保护气体供给输送系统、氢气供给输送系统、天然气供给输送系统、混合器、起伏实验管段和水平实验管段，上述氢气供给输送系统通过氢气管线连接上述混合器的入口，上述天然气供给输送系统通过天然气管线连接上述混合器的入口，上述混合器的出口分别通过管线连接上述起伏实验管段和水平实验管段的入口，上述保护气体供给输送系统分别通过管线连接上述氢气管线和天然气管线二者的上游段，上述天然气管线与上述水平实验管段的入口之间连接有第一支管，上述氢气管线的下游段通过第二支管连接上述第一支管。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，上述起伏实验管段包括倾斜向上的上行段和倾斜向下的下行段，上述起伏实验管段在上游段、中段和下游段分别设有第一氢气浓度检测器、第一气体压力检测器和第一安全阀。

6、进一步，上述水平实验管段的下游段设有第二氢气浓度检测器和第二气体压力检测器。

7、进一步，上述氢气管线自上游段至下游段分别设有第一温度检测器、第三气体压力检测器、第一流量计、第一流量调节阀和第二截断阀；上述天然气管线上自上游段至下游段分别设有第二温度检测器、第四气体压力检测器、第二流量计、第二流量调节阀和第三截断阀；上述混合器的出口处设有第三氢气浓度检测器和第五气体压力检测器；上述起伏实验管段和水平实验管段的进口处分别设有第四截断阀，上述起伏实验管段和水平实验管段的出口处分别设有第一截断阀；上述第一支管的上游段、中段和下游段分别设有第四氢气浓度检测器，且该第一支管的上游段设有第六气体压力检测器，上述第一支管与天然气管线的连接处设有第六截断阀；上述第二支管上设有第五截断阀。

8、进一步，上述起伏实验管段和水平实验管段的出口分别通过分支管线连接排空管线，上述排空管线上设有气体减压设备。

9、进一步，上述保护气体供给输送系统为氮气瓶组。

10、进一步，上述氢气供给输送系统为氢气槽车。

11、进一步，上述天然气供给输送系统为cng槽车。

12、进一步，上述氢气管线的上游段串联有氢气减压装置，上述保护气体供给输送系统通过管线连接在上述氢气减压装置的进口处，上述天然气管线的上游段串联有甲烷减压装置，上述保护气体供给输送系统通过管线连接在上述甲烷减压装置的进口处。

13、进一步，上述混合器为静态混合器。

14、本发明的有益效果是：结构设计合理，有效解决大马力拖拉机燃油消耗率高的问题，拆装与维护性相对现有的拖拉机结构更加方便。

技术特征：

1.一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：包括保护气体供给输送系统(1)、氢气供给输送系统(2)、天然气供给输送系统(3)、混合器(4)、起伏实验管段(5)和水平实验管段(6)，所述氢气供给输送系统(2)通过氢气管线(21)连接所述混合器(4)的入口，所述天然气供给输送系统(3)通过天然气管线(31)连接所述混合器(4)的入口，所述混合器(4)的出口分别通过管线连接所述起伏实验管段(5)和水平实验管段(6)的入口，所述保护气体供给输送系统(1)分别通过管线连接所述氢气管线(21)和天然气管线(31)二者的上游段，所述天然气管线(31)与所述水平实验管段(6)的入口之间连接有第一支管(7)，所述氢气管线(21)的下游段通过第二支管(22)连接所述第一支管(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述起伏实验管段(5)包括倾斜向上的上行段和倾斜向下的下行段，所述起伏实验管段(5)在上游段、中段和下游段分别设有第一氢气浓度检测器(511)、第一气体压力检测器(512)和第一安全阀(513)。

3.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述水平实验管段(6)的下游段设有第二氢气浓度检测器(61)和第二气体压力检测器(62)。

4.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述氢气管线(21)自上游段至下游段分别设有第一温度检测器(211)、第三气体压力检测器(212)、第一流量计(213)、第一流量调节阀(214)和第二截断阀(215)；所述天然气管线(31)上自上游段至下游段分别设有第二温度检测器(311)、第四气体压力检测器(312)、第二流量计(313)、第二流量调节阀(314)和第三截断阀(315)；所述混合器(4)的出口处设有第三氢气浓度检测器(41)和第五气体压力检测器(42)；所述起伏实验管段(5)和水平实验管段(6)的进口处分别设有第四截断阀(10)，所述起伏实验管段(5)和水平实验管段(6)的出口处分别设有第一截断阀(9)；所述第一支管(7)的上游段、中段和下游段分别设有第四氢气浓度检测器(71)，且该第一支管(7)的上游段设有第六气体压力检测器(72)，所述第一支管(7)与天然气管线(31)的连接处设有第六截断阀(73)，所述第二支管(22)上设有第五截断阀(221)。

5.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述起伏实验管段(5)和水平实验管段(6)的出口分别通过分支管线连接排空管线，所述排空管线上设有气体减压设备(8)。

6.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述保护气体供给输送系统(1)为氮气瓶组。

7.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述氢气供给输送系统(2)为氢气槽车。

8.根据权利要求1所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述天然气供给输送系统(3)为cng槽车。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述氢气管线(21)的上游段串联有氢气减压装置(2111)，所述保护气体供给输送系统(1)通过管线连接在所述氢气减压装置(2111)的进口处，所述天然气管线(31)的上游段串联有甲烷减压装置(3111)，所述保护气体供给输送系统(1)通过管线连接在所述甲烷减压装置(3111)的进口处。

10.根据权利要求1至8任一项所述的一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，其特征在于：所述混合器(4)为静态混合器。

技术总结
本发明涉及一种用于高压、起伏管道的天然气掺氢实验装置，包括保护气体供给输送系统、氢气供给输送系统、天然气供给输送系统、混合器、起伏实验管段和水平实验管段，氢气供给输送系统通过氢气管线连接混合器的入口，天然气供给输送系统通过天然气管线连接混合器的入口，混合器的出口分别通过管线连接起伏实验管段和水平实验管段的入口，保护气体供给输送系统分别通过管线连接氢气管线和天然气管线二者的上游段，天然气管线与水平实验管段的入口之间连接有第一支管，氢气管线的下游段通过第二支管连接第一支管。优点：能够满足模拟天然气掺氢管道长距离运输高压力地形复杂多起伏的要求。

技术研发人员：彭世垚,欧阳欣,柴冲,支树洁,满建峰,闫锋,程磊,裴业斌
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17