本发明专利技术公开了一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，包括主管道、低压伴行管道、低压气体导出管道、气体回注管道，主管道由多根复合材料管通过连接金具续接而成；所述复合材料管包括多层式管体，所述管体至少包括外结构层和内结构层，外结构层与内结构层之间设置有低压导气层；低压气体导出管道和气体回注管道设置于所述低压伴行管道与所述主管道之间；所述低压气体导出管道和气体回注管道与低压伴行管道组成低压气体回路。本发明专利技术通过产品特性和系统运行中的主动管理解决了中高压气体长途管输中的气体渗透问题，从而彻底克服氢气中高压长输面临的气体渗漏难题。本发明专利技术还公开了一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送方法。压气体输送方法。压气体输送方法。
【技术实现步骤摘要】
采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种中高压气体输送设备，具体涉及一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统。本专利技术还涉及一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送方法。
技术介绍
[0002]氢是最清洁的能源，是人类未来的希望。氢能产业链前端氢的生产技术和后端氢的消费技术，都在如火如荼地发展。但是，氢的运输，始终是一个制约氢产业发展的瓶颈。
[0003]氢的运输主要有以下几种方式：集装格、长管拖车结构、液氢槽罐车和管道输送。前三种运输方式虽然运输效率不高，但却是目前主流的运输方式，而被寄予厚望的管道输氢的市场占比还很小。没有可靠且低成本的管道输氢条件，氢能源几乎不可能大规模普及应用。
[0004]管道输氢技术没有得到快速发展，其主要原因是金属管道的“氢脆”现象很难克服。用于输送氢气的无缝钢管管体以及其续接处的焊缝都容易出现脆裂 (即“氢脆”现象)和泄漏，尤其在高压环境下。因此，氢的管输，特别是管输设备的长期安全有效性，是很大的技术挑战。业界一直试图通过改变输送管道的材料来解决氢气的高压管输难题，采用高分子材料作为输送高压氢气的管道材料就是主要的解决办法。高分子材料不存在“氢脆”现象，但是也有明显的缺点。比起金属材料，高分子材料(如塑料)在分子层面具有更好的“通透性”，在一定压力作用下，氢分子会渗透到管体的材料机体中，并逐步向管体的外层低压区域渗透，因此，高分子材料管体在输送高压氢气的途中，这些渗透出来的氢气会在容置管体的管沟内逐步堆积，极易造成爆炸燃烧。所以，采用塑料管输送高压氢气也存在很大的安全隐患。另外，现有的塑料管要实现远距离长途输送氢气，需要将一节节复合塑料短管续接起来，而接头金具仍需使用金属材料，氢脆现象还是难以规避。只要整个管道存在几处薄弱环节，长管高压输送就会失败。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，它可以彻底解决非金属管在输送中高压气体过程所产生的气体渗漏和气体逃逸问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统的技术解决方案为：
[0007]包括主管道11、低压气体导出管道15、气体回注管道16以及增压泵14，主管道11由N根复合材料管通过连接金具12续接而成；所述复合材料管包括多层式管体，管体形成有中空的主通道10；所述管体至少包括外结构层2和内结构层4，外结构层2与内结构层4之间设置有低压导气层3；所述低压导气层 3形成低压气体通道；低压气体导出管道15的入口与主管道11的低压导气层3 相连通；气体回注管道16的出口与主管道11的主通道10相连通；增
压泵14 的入口连接所述低压气体导出管道15的出口，增压泵14的出口连接气体回注管道16的入口；所述低压气体导出管道15、气体回注管道16与增压泵14组成低压气体回路。
[0008]在另一实施例中，还包括低压伴行管道13，低压伴行管道13设置于所述主管道11的一侧；所述低压伴行管道13的一端连接低压气体导出管道15的出口，所述低压伴行管道13的另一端连接所述增压泵14的入口。
[0009]在另一实施例中，所述主管道11为多条；多条主管道11共用同一低压伴行管道13。
[0010]在另一实施例中，所述低压伴行管道13的长度小于主管道11的长度；所述低压气体回路为多个；多个低压气体回路沿主管道11的长度方向分布；所述多个低压气体回路单独具有气体回注管道16或者共用同一气体回注管道16。
[0011]在另一实施例中，所述管体由外至内依次为外保护层1、外结构层2、低压导气层3、内结构层4、阻隔层5、内保护层6。
[0012]在另一实施例中，所述外结构层2和/或内结构层4的材料由高分子材料和纤维复合而成；所述纤维为涤纶纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的一种或多种；
[0013]在另一实施例中，所述低压导气层3为中空层，中空层内具有支撑材料，低压导气层3通过支撑材料实现所述外结构层2与内结构层4之间的固定连接；所述低压导气层3的支撑材料为由树脂浸润的增强纤维束、玻璃钢带或金属条。
[0014]在另一实施例中，所述连接金具12采用耐氢脆的合金材料。
[0015]在另一实施例中，所述低压气体导出管道15的入口和气体回注管道16的出口通过主管道11的连接金具12实现与主管道11的连通。
[0016]在另一实施例中，所述外结构层2外铺设有多根沿管体的长度方向延伸的数据通讯电缆；
[0017]在另一实施例中，外结构层2外沿管体的长度方向间隔设置有多个压力传感器21。
[0018]本专利技术还提供一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
[0019]将中高压气体输入主管道11的主通道10，在中高压气体沿主管道11向前输送的过程中，中高压气体中的少量氢分子越过内结构层4的材料向外渗透，进入低压导气层3，形成低压渗透气体；进入低压导气层3的低压渗透气体在低压导气层3的低压气体通道内向主管道11的一端或两端沿轴向流动；低压渗透气体通过低压气体导出管道15流入增压泵14，增压泵14将低压渗透气体增压后输入气体回注管道16，渗透气体最后流回主管道11的主通道10，与中高压气体一起向前输送，从而实现主动管理型中高压气体的远距离输送。
[0020]本专利技术可以达到的技术效果是：
[0021]本专利技术在外结构层与内结构层之间设置有低压导气层，并通过低压导气层的支撑材料将外结构层与内结构层固定连接为一体，能够在主管道的管壁结构留有尽可能大的空隙，从而能够形成气体可以互通并且轴向运动的环形空间。
[0022]由于气体渗透率与压力大小和材料的抗渗透能力相关，本专利技术利用主管道的双层气道，其中主管道的低压导气层作为承接高压渗透气体的环形中空夹层，渗透气体带着渗透压力汇集于低压导气层内，在外结构层和外保护层的约束下，渗透气体在低压导气层内主要沿轴向向前或向后流动，从而使向外层结构继续渗透的量能够被严格限制在一定的范围之内；由于连接金具在主管道上每隔一段距离间隔分布，渗透气体在低压导气层内流动
的过程中，必然会遇到低压气体导出管道，从而实现外渗的气体的收集；被收集的渗透气体经增压泵所形成的低压气体回路返回主通道，从而能够从根本上解决非金属管道输送中高压气体的渗漏问题。
[0023]本专利技术通过设置于管体内的低压导气层和设置于管体外的气体增压泵或低压伴行管道所形成的低压气体回路，通过产品特性和系统运行中的主动管理，解决了中高压气体长途管输中的气体渗透问题，从而彻底克服氢气中高压长输面临的气体渗漏难题。本专利技术能够用于氢气的长途管输，也能够用于氧气等其他气体的中高压输送。
附图说明
[0024]本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本专利技术的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本专利技术的教本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，其特征在于，包括主管道(11)，主管道(11)由N根复合材料管通过连接金具(12)续接而成；所述复合材料管包括多层式管体，管体形成有中空的主通道(10)；所述管体至少包括外结构层(2)和内结构层(4)，外结构层(2)与内结构层(4)之间设置有低压导气层(3)；所述低压导气层(3)形成低压气体通道；低压气体导出管道(15)，所述低压气体导出管道(15)的入口与主管道(11)的低压导气层(3)相连通；气体回注管道(16)，所述气体回注管道(16)的出口与主管道(11)的主通道(10)相连通；以及增压泵(14)，所述增压泵(14)的入口连接所述低压气体导出管道(15)的出口，增压泵(14)的出口连接气体回注管道(16)的入口；所述低压气体导出管道(15)、气体回注管道(16)与增压泵(14)组成低压气体回路。2.根据权利要求1所述的采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，其特征在于，还包括低压伴行管道(13)，低压伴行管道(13)设置于所述主管道(11)的一侧；所述低压伴行管道(13)的一端连接低压气体导出管道(15)的出口，所述低压伴行管道(13)的另一端连接所述增压泵(14)的入口。3.根据权利要求2所述的采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，其特征在于，所述主管道(11)为多条；多条主管道(11)共用同一低压伴行管道(13)。4.根据权利要求2所述的采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，其特征在于，所述低压伴行管道(13)的长度小于主管道(11)的长度；所述低压气体回路为多个；多个低压气体回路沿主管道(11)的长度方向分布；所述多个低压气体回路单独具有气体回注管道(16)或者共用同一气体回注管道(16)。5.根据权利要求1所述的采用双层气道复合材料管的中高压气体输送系统，其特征在于，所述管体由外至内依次为外保护层(1)、外结构层(2)、低压导气层(3)、内结构层(4)、阻隔...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏小军，李敏立，黄福和，王生劳，郭恪静，丁学光，
申请(专利权)人：上海飞舟博源石油装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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