[实用新型]一种氢能源利用燃气掺混系统

说明书

本实用新型公开一种氢能源利用燃气掺混系统，涉及再生能源利用技术领域，包括：PLC控制柜，设置有触摸屏，用于对设备的进出口压力、出口氢气含量和阀门状态的显示、调节阀开度大小的显示，参数设置，历史报警查询，数据报表查询；工控机，与所述PLC控制柜通信，用于对现场混气装置的自动控制及安全切断保护。本实用新型研制的天然气掺氢试验设备用于燃气掺氢试验，天然气利用管道气，氢气气源为氢气长管拖车，进口压力为20MPa，两级减压，掺氢比例为3％—20％，设备已投产运行很长一段时间，用于试验混氢天然气的使用效果，通过对设备不断完善和创新，已达到预期目标，设备工艺先进、运行可靠。

技术领域

本实用新型公开涉及再生能源利用技术领，尤其涉及一种氢能源利用燃气掺混系统。

背景技术

目前，氢能利用产业将快速发展壮大，可以通过打造氢能产业链，推动新能源产业整体发展，建设新能源高端应用示范，全面升级能源消费结构。天然气掺氢是氢能利用的主要形式之一，通过将可再生能源电解制取的氢气和加氢站满负荷运转条件下产生的过剩氢气注入到天然气管网中形成掺氢天然气，再通过管网将掺氢天然气输送到终端用户，从而实现“掺混-输送-利用”的氢能产业链，促进“电网-气网”深度融合。

天然气掺氢技术不仅可以提高可再生能源利用率，还可以为减少天然气终端燃烧产生的污染物，解决大气污染问题做出贡献。

天然气掺氢技术在欧洲多个国家已经实现商业化应用，积累了丰富的运行经验。现有技术中，天然气掺氢整体技术水平尚处于试验验证阶段，在材料相容性、运行和控制安全性、掺氢混气工艺先进性，设备可靠性等方面还没有统一标准。

燃气混氢在国际国内均属于新型装置系统，有多项数据指标还需可靠的试验验证。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有天然气掺氢设备运行效果差；而且没有采用双气掺混随动流量混气方案，造成具有技术性能不可靠，工艺运行部稳定，安全控制水平低。

(2)现有技术设备中，没有加入前端氢气高压处理、氢气管线部件材料没有进行合理选择、流量和组分协调联控性差、混气均匀度效果差、信号反馈慢等，造成混气装置不能完全满足实际应用。

解决以上问题及缺陷的难度为：(1)氢气通过高压长管拖车运输，氢气具有特殊的性质，对于碳钢材质的管道易产生氢腐蚀，氢鼓包，氢脆等影响，成熟经验在氢含量3％以下无影响，试验装置要求混氢比最高要达到20％，设备的整体成本已经限定，所以在材料选择上要慎重考虑。

(2)氢气是通过长管撬车运至站房，来气压力达到20MPa，使用压力只有 0.25～0.3MPa，具有很高压力差，氢较天然气中的其他分子体积更小，渗漏速率一般比甲烷快4-5倍，压力高时速率更大，所以对管线中氢分子渗漏的预防非常重要，合理选择高压阀门、过滤器、调压器、管材管件和密封件等氢气管道部件非常关键。

(3)氢气和甲烷的性质差异较大，尤其在燃烧性能上，如果两种气体混合均匀度低，或者在后端管道内出现分层现象，会造成混合气体华白数和燃烧势紊乱，两种气体都属于易燃易爆介质，容易导致氢气设备的使用安全，所以核心混气部件静态混合器的混气均匀度必须达98％以上，确保混气均匀，同时在控制原理上也必须保证两种洗体的混合比例精确，反应快速，安全联锁可靠。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了一种氢能源利用燃气掺混系统。

该氢能源利用燃气掺混系统包括：

PLC控制柜，设置有触摸屏，用于对设备的进出口压力、出口氢气含量和阀门状态的显示、调节阀开度大小的显示，参数设置，历史报警查询，数据报表查询；

工控机，与所述PLC控制柜通信，用于对现场混气装置的自动控制及安全切断保护。

进一步，该氢能源利用燃气掺混系统还包括：