本发明专利技术涉及一种天然气掺氢比例精确控制装置，包括氢气管线、天然气管线、氢气管线调节模块、天然气管线调节模块、静态混合器和PLC控制器，氢气管线调节模块设置于氢气管线上，天然气管线调节模块设置于天然气管线上，PLC控制器分别连接氢气管线调节模块和天然气管线调节模块，静态混合器的两个进口分别连接氢气管线和天然气管线；PLC控制器内存储有控制程序，该控制程序被调用时执行以下操作：根据负荷要求，通过天然气管线调节模块控制天然气流量，并获取天然气压力；基于天然气压力，通过氢气管线调节模块调节氢气压力，同时基于实时获取的天然气流量调节氢气流量。与现有技术相比，本发明专利技术具有安全性高、适应多场景等优点。适应多场景等优点。适应多场景等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种天然气掺氢比例精确控制装置
[0001]本专利技术涉及清洁能源
和氢气多元化利用
，尤其是涉及一种天然气掺氢比例精确控制装置。
技术介绍
[0002]大力发展清洁能源、优化能源结构是目前技术发展的重要趋势。氢气是清洁、高效、安全、可再生的二次能源，可实现电、气、热等不同能源形式的相互转化，在交通运输、工业用能、建筑热电联供等领域发挥积极作用，特别在工业、民用的用能上能起到很大的低碳减排的作用，但氢能怎么广泛利用到工业和民用的用能上成为利用关键突破口。天然气在当今世界范围内受到广泛应用，天然气管网建设已形成覆盖较大范围的天然气运输网络，因此可在天然气中掺入一定比例的氢气得到掺氢天然气(HCNG)，再利用天然气管网进行运输，可伴随天然气供给工业锅炉、居民用能的燃料。上述掺氢天然气具有快速燃烧，着火范围宽，排放低等优点，目前在工业、电力行业发展氢混燃机，将构建以新能源为主体的新型能源和电力系统。
[0003]氢气的掺入不仅会改变天然气的燃烧特性与排放，同时也会对管道产生影响，其中氢脆问题最为危险。氢脆是氢气对管道金属产生劣化作用，使金属晶界结合力减弱，使管道塑性下降而产生脆性断裂或微小裂纹或点蚀。另外，如果输送管道的长度不足以使掺氢气体混合均匀，则会引起燃烧器能量密度不均衡现象，导致热效率低下，甚至安全燃烧问题。
[0004]因此，国内外对天然气的掺氢比例有着严格的控制要求，而如何更好地达到这一控制要求是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全性高、适应多场景的天然气掺氢比例精确控制装置。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种天然气掺氢比例精确控制装置，包括氢气管线、天然气管线、氢气管线调节模块、天然气管线调节模块、静态混合器和PLC控制器，所述氢气管线调节模块设置于氢气管线上，所述天然气管线调节模块设置于天然气管线上，所述PLC控制器分别连接氢气管线调节模块和天然气管线调节模块，所述静态混合器的两个进口分别连接氢气管线和天然气管线；
[0008]所述PLC控制器内存储有控制程序，该控制程序被调用时执行以下操作：
[0009]根据负荷要求，通过天然气管线调节模块控制天然气流量，并获取天然气压力；
[0010]基于所述天然气压力，通过氢气管线调节模块调节氢气压力，同时基于实时获取的天然气流量调节氢气流量。
[0011]进一步地，所述氢气管线与氢气源连接，所述氢气源为氢气管网或氢气长管拖车；
[0012]所述天然气管线与天然气源连接，所述天然气源为天然气管网或LNG汽化气源。
[0013]进一步地，所述氢气管线调节模块包括分别与所述PLC控制器连接的第一紧急切断阀、第一压力调节单元和第一流量调节单元，所述第一紧急切断阀、第一压力调节单元和第一流量调节单元依次设置于氢气管线上。
[0014]进一步地，所述第一压力调节单元包括依次设置的第一调节阀和第一远传压力传感器。
[0015]进一步地，所述第一流量调节单元包括依次设置的第一质量流量计、第一流量比例调节阀和第一流量补偿器。
[0016]进一步地，所述天然气管线调节模块包括分别与所述PLC控制器连接的第二紧急切断阀、第二压力调节单元和第二流量调节单元，所述第二紧急切断阀、第二压力调节单元和第二流量调节单元依次设置于天然气管线上。
[0017]进一步地，所述第二压力调节单元包括依次设置的第二远传压力传感器和第二调节阀。
[0018]进一步地，所述第二流量调节单元包括依次设置的第二质量流量计、第二流量比例调节阀和第二流量补偿器。
[0019]进一步地，所述静态混合器内设置有多个挡板。
[0020]进一步地，该装置还包括连接于所述静态混合器出口处的混合气出口管路分析模块，该混合气出口管路分析模块包括分别与所述PLC控制器连接的氢气分析仪；
[0021]所述控制程序被调用时还执行以下操作：
[0022]根据氢气分析仪反馈的氢气含量反馈值与氢气含量设定值的偏差，基于所述偏差调节氢气流量；
[0023]获取氢气分析仪反馈的浓度值，在所述浓度值超标时产生切断氢气输入的信号。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术以天然气流量作为主流量，氢气作为随动流量，通过设定掺氢比例和采集稳定天然气的流量核算氢气流量，实现对氢气掺入比例的实时调控，适合多场景利用，保证天然气掺氢的安全性与可靠性。
[0026]2、当氢气与天然气压差较大，直接惨混导致设备噪音与震动急剧增加，造成设备不安全，本专利技术通过氢气管线调节模块和天然气管线调节模块调节各管路的压力，具体实施中可调节氢气压力减压到高于天然气压力约0.2
‑
0.3Mpa，进入静态混合器，减少了设备的噪音与震动，也提高了设备的安全性。
[0027]3、氢气管线上设置有第一调节阀可为一级或两级自力式调节阀，适应多种气源，氢气可以是来自于氢气管网，亦可以是20MPa氢气长管拖车，保证混氢的氢气管道压力稳定。
[0028]4、为保证掺氢精确计算，本专利技术氢气和天然气流量计选用质量流量计，精度等级0.5％级，可重复性≥
±
0.1％。
[0029]5、本专利技术还设置有流量补偿，可对质量流量计进行温度压力补偿修订反馈，进一步提高控制可靠性。
[0030]6、本专利技术同时设置有混合气出口管路分析模块，实现混合气氢浓度校核，从而达到对天然气掺氢比例精确控制的目的。
[0031]7、本专利技术可以实现流量比值随动控制、氢含量控制及氢含量修正的流量比值随动控制方式等三种控制方式，分别对应不同应用场景。
[0032]8、本专利技术在天然气管线和氢气管线上设置气动紧急切断阀，当遇到有氢气或天然气泄漏时，切断气动切断阀，保证系统的安全。另外，可及时在混合气浓度超出设定值时切断氢气路气动切断阀，保证系统的安全。
[0033]9、本专利技术可通过天然气管线调节模块中的第一调节阀根据后端负荷要求，调整天然气流量，再随动调节氢气流量，以适应负荷需求，特别适合燃气锅炉、燃机电机等，应用场景广。
[0034]10、氢气和天然气混合均匀后掺入原天然气利用场景上，可充分在掺氢燃烧器上进行利用。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术的具体布置示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0038]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天然气掺氢比例精确控制装置，其特征在于，包括氢气管线、天然气管线、氢气管线调节模块、天然气管线调节模块、静态混合器和PLC控制器，所述氢气管线调节模块设置于氢气管线上，所述天然气管线调节模块设置于天然气管线上，所述PLC控制器分别连接氢气管线调节模块和天然气管线调节模块，所述静态混合器的两个进口分别连接氢气管线和天然气管线；所述PLC控制器内存储有控制程序，该控制程序被调用时执行以下操作：根据负荷要求，通过天然气管线调节模块控制天然气流量，并获取天然气压力；基于所述天然气压力，通过氢气管线调节模块调节氢气压力，同时基于实时获取的天然气流量调节氢气流量。2.根据权利要求1所述的天然气掺氢比例精确控制装置，其特征在于，所述氢气管线与氢气源连接，所述氢气源为氢气管网或氢气长管拖车；所述天然气管线与天然气源连接，所述天然气源为天然气管网或LNG汽化气源。3.根据权利要求1所述的天然气掺氢比例精确控制装置，其特征在于，所述氢气管线调节模块包括分别与所述PLC控制器连接的第一紧急切断阀、第一压力调节单元和第一流量调节单元，所述第一紧急切断阀、第一压力调节单元和第一流量调节单元依次设置于氢气管线上。4.根据权利要求3所述的天然气掺氢比例精确控制装置，其特征在于，所述第一压力调节单元包括依次设置的第一调节阀和第一远传压力传感器。5.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，刘京京，郑明强，叶文宇，
申请(专利权)人：上海舜华新能源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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