一种掺氢天然气长距离管道输送模拟系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种掺氢天然气长距离管道输送模拟系统与方法。系统包括供气系统、多级调压控温系统、回注系统，考虑节流阀压差、压缩机压缩比、试验管路起点、终点压力参数优化设计调压控温管路段数，利用“节流阀+冷却型/加热型换热器+压缩机”组合工艺，解决短管路的多级降压、增压及温度控制问题，实现掺氢天然长输管道多站联合运行模拟；将氢气从静态混合器从底部接入，保持超声波流量计安装在静态混合器底部接口下游200倍管径以上距离处，增强掺混均匀性，降低非完全湍流对超声波流量计性能的干扰。本发明专利技术可实现混氢气高压掺混、计量、多级调压、控温，可为不同压力、浓度的掺氢天然气长输模拟、管材性能测试等提供实验基础。管材性能测试等提供实验基础。管材性能测试等提供实验基础。

【技术实现步骤摘要】
一种掺氢天然气长距离管道输送模拟系统与方法


[0001]本专利技术属于管道储运
，尤其涉及一种掺氢天然气长距离管道输送模拟系统与方法。

技术介绍

[0002]掺氢天然气管道输送是将氢气掺入现有天然气管网，利用已建的长输管道、城市输配气管网等将混氢天然气连续输送到用户，是实现氢能大规模高效输送的潜在途径。掺氢天然气长距离管道输送包括气体掺混、调压、计量等工艺环节。由氢气和天然气掺混形成的混氢气与常规天然气在理化性质上呈现一定差异，不仅会对原有管道设备的运行参数产生影响，还可导致管道、焊缝的氢损伤问题。搭建掺氢天然气长输管道模拟平台，探明掺氢对管输工艺和材料安全的影响，是支撑掺氢天然气管输工艺设计与运行管理的重要前提。
[0003]区别于一般技术，实验模拟掺氢天然气长距离管道输送的难点包括：
①
长输管道起点压力高(通常为10MPa左右)，气体温度和压力在流经数十至上百公里后明显下降，后续管输需多次增压或换热来满足气体长输要求；而实验管路通常较短，实验气体压降和温降十分有限，需要解决短管路内的多级降压、增压以及温度控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺氢天然气长距离管道输送模拟系统，其特征在于：包括供气系统、多级调压控温系统、回注系统；其中：所述的供气系统包括氢气供给管路、天然气供给管路、氮气供给管路以及混气出口管路：所述的氢气供给管路的主管路从氢气储罐(001)引出，经第一动力阀(002)、第一过滤器(003)、第一温度传感器(004)、第一压力传感器(005)、第一转子流量计(006)、第一球阀(007)后接入从第一静态混合器(031)底部接口；所述的氢气供给管路的第一分支管路从第一转子流量计(006)与第一球阀(007)的中间管路引出，经第三球阀(008)后接入第二静态混合器(153)的底部接口；所述的天然气供给管路从天然气储罐(011)引出，经第二动力阀(012)、第二过滤器(013)、第二温度传感器(014)、第二压力传感器(015)、第二转子流量计(016)后，接入第一静态混合器(031)主流体入口；所述的氮气供给管路从高压氮气瓶(021)引出，经第一截止阀(022)后接入第二转子流量计(016)与第一静态混合器(031)的中间管路；所述混气出口管路从第一静态混合器(031)引出，经第一超声波流量计(032)、第三球阀(033)后接入多级调压控温系统；所述第一超声波流量计(032)安装在第一静态混合器下游且与第一静态混合器(032)底部接口保持200D以上的距离，D为第一超声波流量计(032)所安装管道的内径；所述的多级调压控温系统由N段调压控温子系统以及尾段子系统组成；所述的首段调压控温子系统包括一条主管路和三条分支管路：所述的首段调压控温子系统主管路从第三球阀(033)出口引出，中间依次连接首段第一温度传感器(201)、首段第一压力传感器(202)、首段第一球阀(203)、首段超声波流量计(204)、首段节流阀(205)、首段第二球阀(206)、首段第二压力传感器(207)、首段第二温度传感器(208)、首段第三球阀(209)、首段压缩机(210)；所述的首段调压控温子系统第一分支管路从首段第一压力传感器(202)和首段第一球阀(203)的中间管路引出，依次连接首段第四球阀(221)、首段静态混合器(222)后接入首段第一球阀(203)和首段超声波流量计(204)的中间管路；所述的首段调压控温子系统第二分支管路从首段节流阀(205)与首段第二球阀(206)的中间管路引出，连接首段第五球阀(231)、首段第一换热器(232)后接入首段第二球阀(206)与首段第二压力传感器(207)的中间管路；所述的首段调压控温子系统第三分支管路从首段第二温度传感器(208)与首段第三球阀(209)的中间管路引出，连接首段第六球阀(241)、首段管材试验段(242)、首段第七球阀(243)后接入首段第三球阀(209)与首段压缩机(210)的中间管路；所述的首段超声波流量计(204)安装在首段静态混合器(222)下游且与该混合器入口保持200D以上的距离，D为首段超声波流量计(204)所安装管道的内径；所述的多级调压控温系统第2至第N段调压控温子系统依次连接，且每段系统内部具有相同的设备和连接方式，均包括一条主管路和四条分支管路：用第m段表示所述的第2至第N段调压控温子系统中的任一段；所述的第m段调压控温子系统的主管路从上一段子系统的压缩机出口引出，中间依次连接第m段第一温度传感器(M01)、第m段第一压力传感器(M02)、第m段第一球阀(M03)、第m段超声波流量计(M04)、第m段节流阀(M05)、第m段第二球阀(M06)、第m段第二压力传感器(M07)、第m段第二温度传感器(M08)、第m段第三球阀(M09)、第m段压缩机(M10)；所述的第m段调压控温子系统的第一分支管路从第m段第一压力传感器(M02)和第m段第一球阀(M03)的中间管路引出，依次连接第m段第四球阀(M21)、第m段静态
混合器(M22)后接入第m段第一球阀(M03)和第m段超声波流量计(M04)的中间管路；所述的第m段调压控温子系统的第二分支管路从第m段节流阀(M05)与第m段第二球阀(M06)的中间管路引出，连接第m段第五球阀(M31)、第m段第一换热器(M32)后接入第m段第二球阀(M06)与第m段第二压力传感器(M07)的中间管路；所述的第m段调压控温子系统的第三分支管路从第m段节流阀(M05)与第m段第二球阀(M06)的中间管路引出，连接第m段第六球阀(M41)、第m段第二换热器(M42)后，接入第m段第二球阀(M06)和第m段第二压力传感(M07)的中间管路；所述的第m段调压控温子系统的第四分支管路从第m段第二温度传感器(M08)与第m段第三球阀(M09)的中间管路引出，连接第m段第七球阀(M51)、第m段管材试验段(M52)、第m段第八球阀(M53)后接入第m段第三球阀(M09)和第m段压缩机(M10)的中间管路；所述的第m段超声波流量计(M04)安装在第m段静态混合器(M22)下游且与该混合器入口保持200D以上的距离，D为第m段超声波流量计(M04)所安装管道的内径；所述的尾段子系统包括一条主管路和五条分支管路：所述尾段子系统的主管路从第N段调压控温子系统的段内压缩机出口引出，中间依次连接尾段第一温度传感器(901)、尾段第一压力传感器(902)、尾段第一球阀(903)、尾段超声波流量计(904)、尾段节流阀(905)、尾段第二球阀(906)、尾段第二压力传感器(907)、尾段第二温度传感器(908)、尾段第三球阀(909)；所述尾段子系统的第一分支管路从尾段第一压力传感器(902)和尾段第一球阀(903)的中间管路引出，经尾段第四球阀(911)、尾段静态混合器(912)后接入尾段第一球阀(903)和尾段超声波流量计(904)的中间管路；所述尾段子系统的第二分支管路从尾段节流阀(905)与尾段第二球阀(906)的中间管路引出，经尾段第五球阀(921)、尾段第一换热器(922)后接入尾段第二球阀(906)与尾段第二压力传感器(907)的中间管路；所述尾段子系统的第三分支管路从尾段节流阀(905)与尾段第二球阀(906)的中间管路引出，经尾段第六球阀(931)、尾段第二换热器(932)后接入尾段第二球阀(906)与尾段第二压力传感器(907)的中间管路；所述尾段子系统的第四分支管路从尾段第二温度传感器(908)与尾段第三球阀(909)的中间管路引出，经尾段第一截止阀(941)后与大气连通；所述尾段子系统的第五分支管路从尾段子系统第四分支管路引出点与尾段第三球阀(909)的中间管路引出，经尾段第七球阀(95...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长俊，杨帆，贾文龙，吴瑕，张员瑞，宋硕硕，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：