一种天然气管道的氢气注入系统技术方案

本发明专利技术提供了一种天然气管道的氢气注入系统，所述系统包括天然气管道和氢气输入管路，所述氢气输入管路包括氢气生成装置、测量装置、氢气压力控制装置以及引射装置，所述氢气生成装置生成的氢气经过测量装置后输入到所述氢气压力控制装置，所述氢气压力控制装置根据测量装置的测量数据进行氢气压力的控制，压力控制后的氢气进入所述引射装置，通过所述引射装置将氢气注入所述天然气管道中。本发明专利技术以引射式方法将氢气注入长输天然气管道中，充分利用了天然气的动能，实现混氢天然气长距离输运。输运。输运。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气管道的氢气注入系统


[0001]本专利技术涉及氢气储能运输
，具体地，涉及一种天然气管道的氢气注入系统。

技术介绍

[0002]氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生的能源，是人类摆脱对化石燃料可使用的最经济、最有效的替代能源之一。利用非高峰期的可再生能源制氢，并且利用我国已经建立好的长输天然气网路对于吸收大规模可再生能源、缓解电力与天然气的供需矛盾具有较好的前景，可再生能源制氢并将注入现有的天然气电网进行初始(或长期)储存，随后用于一系列不同的应用。长输天然气管网混氢输运是一种将电网不能实时平衡的风、光等可再生能源制氢掺混注入天然气管网并向终端用户高效配给的技术，其能充分利用天然气管网的储能能力与动态特性(惯性、时延)，通过能源在天然气管网空间上的灵活存储与转移缓解时间上的供需矛盾，实现氢气的大规模消纳和长距离运输。
[0003]可再生能源发电的不连续性和不稳定性导致其难以与负荷实时匹配，电解水制氢等储能方式是解决高比例不可消纳可再生能源的有效途径之一。利用已有的天然气管道输运由富余电力生成的氢气是一个非常具有经济性和未来的技术手段，可以充分利用我国已经建设的大规模天然气长距离输运管道，节省管道建设成本和输运成本。然而，存在的问题主要是长输天然气管道中的压力较高，难以直接将生成的氢气注入高压的天然气管道中，同时混氢天然气输运的管道最大混氢量的限制主要来源于管道材料特性的约束，这其中最主要的问题是“氢脆”，限制混氢天然气中氢气浓度可以很好的控制“氢脆”现象，所以管道中的氢气含量需要控制在一定浓度下，保证安全输配，从安全角度来说，混氢天然气的氢气比例需要控制在一个合理的比例范围内。
[0004]因此，需要提供一种针对天然气长输管道的氢气注入方法，保证掺混比例和安全性，同时兼具经济性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种确保氢气可以安全、均匀地与注入天然气管道中的氢气注入系统。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种天然气管道的氢气注入系统，包括天然气管道和氢气输入管路，所述氢气输入管路包括氢气生成装置、测量装置、氢气压力控制装置以及引射装置，所述氢气生成装置生成的氢气经过测量装置后输入到所述氢气压力控制装置，所述氢气压力控制装置根据测量装置的测量数据进行氢气压力的控制，压力控制后的氢气进入所述引射装置，通过所述引射装置将氢气注入所述天然气管道中。
[0008]可选地，所述氢气生成装置利用电解槽将新能源发电的富余电力的电解生成氢气。
[0009]可选地，所述氢气输入管路还包括氢气存储装置，所述氢气存储装置包括储气罐和储气罐入口阀门、储气罐出口阀门、氢气出口闸阀，所述氢气存储装置在氢气产生量较小时，关闭储气罐的入口阀门和出口阀门，氢气通过氢气出口闸阀直流；当氢气产生量较大时，开启储气罐的入口阀门，需要储气罐放出氢气的时候，开启储气罐的出口阀门，所述氢气存储装置可实现氢气流量的调节缓冲功能。
[0010]可选地，所述测量装置包括氢气流量计、氢气压力计和氢气温度计，所述测量装置将测得的流量、压力、温度等信息反馈给计算机控制系统，计算机控制系统控制调整注入氢气的流量。
[0011]可选地，所述氢气压力控制装置用于调整氢气的供气压力，包括压缩机和柱塞泵。
[0012]可选地，所述氢气压力控制装置根据测量装置测到的数据给予反馈到压缩机的第一驱动电机和柱塞泵的的第二驱动电机上，调节第一驱动电机和第二驱动电机的转速，实现压力调节。
[0013]可选地，所述氢气先通过柱塞泵加压后到达一定压力和速度之后再进入引射装置，通过引射装置的喷嘴实现将氢气注入天然气管道。
[0014]可选地，所述氢气输入管路还包括引氢气压缩机射辅助装置，所述引射辅助装置包括压力伺服阀和电磁比例阀。
[0015]可选地，所述天然气管道上设置有控制天然气压力和流量的天然气压缩机、天然气进口闸阀、天然气调节闸阀、天然气流量计和天然气安全阀。
[0016]可选地，所述天然气和氢气混合后的混氢天然气随着长输天然气管道流过混氢天然气流量计、混氢天然气闸阀，然后被混氢天然气压缩机加压后继续输运。
[0017]与现有技术相比，本专利技术以引射式方法将氢气注入长输天然气管道中，充分利用了天然气的动能，实现混氢天然气长距离输运，实现对富余电力的充分利用，解决了新能源发电的不稳定性和不均衡性。并且本专利技术构建的天然气加氢方法直接作用在天然气长输管道上，占地面积小，操作简单，可稳定可靠的实现天然气注氢混合。
附图说明
[0018]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0019]图1为本专利技术实施例提供的天然气管道的氢气注入系统结构框图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的天然气管道的氢气注入系统详细结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0022]具体地，图1为本专利技术实施例提供的一种天然气管道的氢气注入系统结构示意图，图2为本专利技术实施例提供的天然气管道的氢气注入系统详细结构示意图，如图1和图2所示，所述天然气管道的氢气注入系统包括天然气管道25和氢气输入管路，所述天然气管道25上
设置有控制天然气压力和流量的天然气压力计13、天然气压缩机16、天然气进口闸阀17、天然气调节闸阀21、天然气流量计20、和天然气安全阀19。所述氢气输入管路包括氢气生成装置、氢气储存装置、测量装置、氢气压力控制装置及引射装置。
[0023]所述氢气生成装置是利用电解槽1新能源发电的富余电力电解水生成氢气，之后将氢气通过过滤器2除去杂质气体输入到氢气储存装置，所述氢气储存装置用于储存氢气并缓冲稳压，包括一个储气罐4和储气罐入口阀门3、储气罐出口阀门5、氢气出口闸阀14，具体地，所述氢气存储装置在氢气产生量较小时，关闭储气罐4线路上的入口阀门3和出口阀门5，氢气通过氢气出口闸阀14直流；当氢气产生量较大时，开启储气罐4的入口阀门3，需要储气罐4放出氢气的时候，开启储气罐4的出口阀门5，所述氢气存储装置可实现氢气流量的调节缓冲功能。然后氢气储存装置流出的氢气经过测量装置，所述测量装置包括氢气流量计27、氢气压力计6和氢气温度计8，所述测量装置将测得的流量、压力、温度等信息反馈给计算机控制系统，控制系统给出指令，控制阀门的开度和开关来调整注入氢气的流量。
[0024]所述氢气压力控制装置用于调整氢气的供气压力，包括压缩机7、氢气压缩机24和柱塞泵11，所述氢气压缩机24调整氢气进入氢气缓冲装置的压力，所述氢气压力控制装置根据氢气压力计6测到数据给予反馈到压缩机7的第一驱动电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气管道的氢气注入系统，其特征在于，所述系统包括天然气管道和氢气输入管路，所述氢气输入管路包括氢气生成装置、测量装置、氢气压力控制装置以及引射装置，所述氢气生成装置生成的氢气经过测量装置后输入到所述氢气压力控制装置，所述氢气压力控制装置根据测量装置的测量数据进行氢气压力的控制，压力控制后的氢气进入所述引射装置，通过所述引射装置将氢气注入所述天然气管道中。2.根据权利要求1所述的天然气管道的氢气注入系统，其特征在于，所述氢气生成装置利用电解槽将新能源发电的富余电力的电解生成氢气。3.根据权利要求1所述的天然气管道的氢气注入系统，其特征在于，所述氢气输入管路还包括氢气存储装置，所述氢气存储装置包括储气罐和储气罐入口阀门、储气罐出口阀门、氢气出口闸阀，所述氢气存储装置在氢气产生量较小时，关闭储气罐的入口阀门和出口阀门，氢气通过氢气出口闸阀直流；当氢气产生量较大时，开启储气罐的入口阀门，需要储气罐放出氢气的时候，开启储气罐的出口阀门，所述氢气存储装置可实现氢气流量的调节缓冲功能。4.根据权利要求1所述的天然气管道的氢气注入系统，其特征在于，所述测量装置包括氢气流量计、氢气压力计和氢气温度计，所述测量装置将测得的流量、压力、温度等信息反馈给计算机控制系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周登极，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：