跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种“跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的方法及系统”,本发明专利技术加注的氢气瞬时体积流量跟踪天然气供气母管的瞬时体积流量而变化，并气体瞬时体积流量自动折算为瞬时标态体积流量满足下列公式：HSi/TRSi=2%～30%或HSi/（TRSi+HSi）=2%～30%，依据上述加注氢气的数据，现场随机等时距积算出用户燃用标态氢气而产生的CO2减排数据，并锁定为不可更改数据，上传到天然气公司及负有监管责任的地方环保部门报备，本发明专利技术的CO2减排方法方便可行，可为CO2减排实施者参与碳交易市场获利，并享受CO2减排政策补贴提供支持。供支持。供支持。

【技术实现步骤摘要】
跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的方法及系统


[0001]本专利技术涉及天然气、氢能源
，进而涉及CO2减排领域。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源（煤、石油、天然气）储量的日益减少，以及由于使用化石能源带来的环境污染问题，直接威胁着人类的生存和发展，重视和发展可再生、环保能源，减少CO2排放已成为各国政府的共识。
[0003]各种海量研究表明在天然气中添加2%～30%的氢气使用，基本不用更换天然气管网材料及改变用气设备便可提高设备的能效，例如清华大学HCNG（加氢天然气）动力机研究团队表示：“HCNG发动机ETS测试循环的NOX CO，NMHC，CH4排放和综合燃料消耗率（BSFC）相对于原天然气发动机，掺氢发动机分别下降 51%、36%、60%、47%,而发动机的动力性保持不变”。因此国内的天然气加注氢气的装置也公开很多，如CN105090738A、CN2017215742978A已公开天然气加注氢气的装置，但有如下缺陷：
①
系统复杂、
②
加氢时引起用户端压力波动影响安全使用、
③
加氢系统中出现甲烷与氢气分层现象影响系统安全、
④
加氢系统没有氢气代换天然气而产生的“CO2”减排数量记录，从而使清洁能源“执行者”无法参与“碳汇交易市场”获取利益，或享受各种“CO2减排政策补贴”。

技术实现思路

[0004]针对上述已公知技术缺陷，本专利技术提出“跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的方法及系统”，其专利技术目的为：在天然气用户端平稳加氢减少加氢时用户端压力波动、加氢时“氢气流量”跟踪“天然气的流量”随用随加、记录氢气代替天然气后的“CO2”减排数量，并锁定该数据不可更改。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出的方法有如下四个步序。
[0006]①“
天然气加注氢气”是在天然气用户端的供气母管有供气流量时随机在线加入氢气的，天然气供气母管流量为零，则氢气加注也停止; 首先对选用的氢气的参数加以修整，使其压力、温度值趋近于天然气的压力、温度，以作到无扰动加注，然后,让氢气管道里的氢气瞬时体积流量跟踪天然气供气母管的瞬时体积流量而变化，其调节模式为“流量随动调节模式”，并气体瞬时体积流量自动折算为瞬时标态体积流量时应满足下列公式：TRSi
ꢀꢀꢀ
天然气瞬时标态体积流量；HSi
ꢀꢀꢀꢀ
氢气瞬时标态体积流量；HSi /TRSi =b,或
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
HSi /（TRSi+ His） =b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
b是上述公式的具体百分比数，其取值范围2%≤b≤30%
②
依据上述现场天然气加注氢气的数据，现场随机自动按等时距（推荐的等时距为每整小时、每整日、每整月）积算出用户燃用标态氢气的累积数，其单位为Nm
³
,标准状态
下每燃烧1Nm
³
的甲烷气释放出的CO2气体为1.9642KG,用户端燃用氢气后的CO2气体减排数则为：1.9642
×
燃用标态氢气的累积数，其单位为KG上述等时距的CO2气体累计减排数值自动生成电子表格，并电子签章自动锁定为不可更改的数据包；该数据经授权应能随时打印出纸质报表供使用。
[0007]③
上述
①
的加氢数据、
②
的“CO2气体累计减排数据”依据互联网技术同时推送至天然气公司的上位DCS1监控系统及天然气公司所在地的政府环保机关的DCS2系统（仅有监视功能及记录功能），DCS1及DCS2系统收到的“CO2气体累计减排数据”也需电子签章确认，DCS1及DCS2系统并与县级、省级、国家环保部的监控系统联网，信息共享。
[0008]④
为防止现场加氢设备故障，现场应在安全区设立“上位的DCS系统”作为冗余备用，为防止公用因特网故障数据丢失，上述现场DCS系统应具有公用因特网珍断功能，当检测到因特网故障时自动在硬盘上生成“上传输据包”存储，即时的上传输据应源源不断传入“上传输据包”内直至公用因特网故障排出，恢复即时上传数据作业，并同时将“上传输据包”推送到DCS1、DCS2系统；为实施上述方法，本专利技术的系统由“天然气加氢装置”、“控制及数据采集处理装置”、“数据上传装置”构成，其技术特征是：所述“天然气加氢装置”是在天然气用户端的供气母管上按联通顺序设置气动开关阀K1、带有泄压阀K31的泄压管、气动调节阀C1、防爆压力传感器P1（其读数为p1）、防爆温度传感器T1（其读数为t1）、天然气智能流量积算仪S1（其读数为s1）、天然气管三通结，在氢气的供气母管上按联通顺序设置气动开关阀K2、带有泄压阀K32的泄压管、气动调节阀C2、防爆压力传感器P2（其读数为p2）、防爆温度传感器T2（其读数为t2）、氢气成份含量检测仪d2、氢气智能流量积算仪S2（其读数为s2），并将氢气管道连往天然气管的三通结；泄压阀K31及K32的出口管道连通后，通往安全区高空并排气口应设置防雨罩。
[0009]上述装置内的气动开关阀、泄压阀可以使用防爆型电磁阀、防爆型电动阀、防爆型液动阀、菲舍尔防爆快速关断阀等同替代，装置内的气动调节阀可以使用防爆型电动调节阀、防爆型液动调节阀、非舍尔防爆调节阀等同替代，替代后的装置依然在本专利技术的保护范围内。
[0010]进一步的，上述“现场控制及数据采集处理装置”是由“现场控制柜”、“天然气加氢装置”的各元件及“处于现场安全区的空压机”构成的，其中控制柜为正压运行控制柜，空压机提供净化空气使控制柜正压运行，空压机还为“天然气加氢装置”的气动阀（开关阀、调节阀）提供仪表用标准气源，控制柜外部正面设置有触摸式显示操作屏，控制柜内设置有含PLC系统功能芯片的电路板，其具有CPU中央处理功能、DI及AI输入输出（嵌入有防爆安全删）功能、PID调节控制功能、网络通讯功能，声光报警功能。
[0011]ꢀ“
触摸式显示操作屏”在箱内联通“PLC系统功能芯片电路板”，再将DI及AI输入输出（嵌入有防爆安全删）端子通过埋地电缆与“天然气加氢装置”的气动开关阀K1、泄压阀K31、气动调节阀C1、防爆压力传感器P1、防爆温度传感器T1、天然气智能流量积算仪S1、气动开关阀K2、泄压阀K32、气动调节阀C2、防爆压力传感器P2、防爆温度传感器T2、氢气成份含量检测仪d2、氢气智能流量积算仪S2联通，组成天然气加注氢气的“现场控制及数据采集处理装置”，“现场控制及数据采集处理装置”依据采集到的气体、压力、温度、成分折算出燃
烧氢气替代天然气减排CO2的等时距（推荐的等时距为每整小时、每日、每月）累计数量（单位为KG）并在PLC显示屏上显示。
[0012]进一步，所述“数据上传装置”是由上述“现场控制及数据采集处理装置”、设置于用户端现场安全区的上位DCS系统、向用户端供气之地区天然气公司的DCS1系统、负有监管责任的该地区政府环保部门的D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的方法，其方法有如下四个步序：
①“
天然气加注氢气”是在天然气用户端的供气母管有供气流量时随机在线加入氢气的，天然气供气母管流量为零，则氢气加注也停止; 首先对选用的氢气的参数加以修整，使其压力、温度值趋近于天然气的压力、温度，以作到无扰动加注，然后,让氢气管道里的氢气瞬时体积流量跟踪天然气供气母管的瞬时体积流量而变化，其调节模式为“流量随动调节模式”，并气体瞬时体积流量自动折算为瞬时标态体积流量时应满足下列公式：TRSi
ꢀꢀꢀ
天然气瞬时标态体积流量；HSi
ꢀꢀꢀꢀ
氢气瞬时标态体积流量；HSi /TRSi =b,或
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
HSi /（TRSi+ His） =b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
b是上述公式的具体百分比数，其取值范围2%≤b≤30%
②
依据上述现场天然气加注氢气的数据，现场随机自动按等时距（推荐的等时距为每整小时、每整日、每整月）积算出用户燃用标态氢气的累积数，其单位为Nm
³
,标准状态下每燃烧1Nm
³
的甲烷气释放出的CO2气体为1.9642KG,用户端燃用氢气后的CO2气体减排数则为：1.9642
×
燃用标态氢气的累积数，其单位为KG上述等时距的CO2气体累计减排数值自动生成电子表格，并电子签章自动锁定为不可更改的数据包；该数据经授权应能随时打印出纸质报表供使用；
③
上述
①
的加氢数据、
②
的“CO2气体累计减排数据”依据互联网技术同时推送至天然气公司的上位DCS1监控系统及天然气公司所在地的政府环保机关的DCS2系统（仅有监视功能及记录功能），DCS1及DCS2系统收到的“CO2气体累计减排数据”也需电子签章确认，DCS1及DCS2系统并与县级、省级、国家环保部的监控系统联网，信息共享；
④
为防止现场加氢设备故障，现场应在安全区设立“上位的DCS系统”作为冗余备用，为防止公用因特网故障数据丢失，上述现场DCS系统应具有公用因特网珍断功能，当检测到因特网故障时自动在硬盘上生成“上传输据包”存储，即时的上传输据应源源不断传入“上传输据包”内直至公用因特网故障排出，恢复即时上传数据作业，并同时将“上传输据包”推送到DCS1、DCS2系统。2.为实施权利要求1所述方法的“一种跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的系统”，由“天然气加氢装置”、“控制及数据采集处理装置”、“数据上传装置”构成，其技术特征是：所述“天然气加氢装置”是在天然气用户端的供气母管上按联通顺序设置气动开关阀K1、带有泄压阀K31的泄压管、气动调节阀C1、防爆压力传感器P1（其读数为p1）、防爆温度传感器T1（其读数为t1）、天然气智能流量积算仪S1（其读数为s1）、天然气管三通结，在氢气的供气母管上按联通顺序设置气动开关阀K2、带有泄压阀K32的泄压管、气动调节阀C2、防爆压力传感器P2（其读数为p2）、防爆温度传感器T2（其读数为t2）、氢气成份含量检测仪d2、氢气智能流量积算仪S2（其读数为s2），并将氢气管道连往天然气管的三通结；泄压阀K31及K32的出口管道连通后，通往安全区高空并排气口应设置防雨罩。3.为实施权利要求1所述方法的“一种跟踪天然气用户端天然气流量加注氢气并记录减排CO2数量的系统”，其技术特征是：上述“现场控制及数据采集处理装置”是由“现场控制
柜”、“天然气加氢装置”的各元件及“处于现场安全区的空压机”构成的，其中控制柜为正压运行控制柜，空压机提供净化空气使控制柜正压运行，空压机还为“天然气加氢装置”的气动阀（开关阀、调节阀）提供仪表用标准气源，控制柜外部正面设置有触摸式显示操作屏，控制柜内设置有含PLC系统功能芯片的电路板，其具有CPU中央处理功能、DI及AI输入输出（嵌入有防爆安全删）功能、PID调节控制功能、网络通讯功能，声光报警功能 ；“触摸式显示操作屏”在箱内联通“PLC系统功能芯片电路板”，再将DI及AI输入输出（嵌入有防爆安全删）端子通过埋地电缆与“天然气加氢装置”的气动开关阀K1、泄压阀K31、气动调节阀C1、防爆压力传感器P1、防爆...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清萍，
申请(专利权)人：杨清萍，
类型：发明
国别省市：