含氢储气库的安全保障系统、方法和转移装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了含氢储气库的安全保障系统、方法和转移装置，属于含氢储气库的安装保障技术领域，安全保障系统包括第一监测子系统和转移装置，含氢储气库包括第一储气层和第二储气层，第一监测子系统布置在所述第一储气层及其系统单元内，第一储气层通过转移装置与一个或多个第二储气层连接。通过第一监测子系统检测第一储气层，并获得第一储气层的分层情况，若局部的氢气聚集浓度达到或高于第一阈值，则通过转移装置将含氢燃料从第一储气层转移到第二储气层，转移过程中的流体流动扰动打破第一储气层和第二储气层的平衡状态，达到浓度重新分布，避免含氢燃料分层后可能造成的氢损伤。所述安全保障系统的成本低、可操作性高。可操作性高。可操作性高。

【技术实现步骤摘要】
含氢储气库的安全保障系统、方法和转移装置


[0001]本专利技术涉及含氢储气库的安装保障
，具体涉及含氢储气库的安全保障系统、方法和转移装置。

技术介绍

[0002]氢气作为新能源重要发展方向之一，与传统化石燃料相比，其具有热值高、燃烧产物不污染环境、来源广泛、可再生的显著优势，被称为未来的清洁能源。氢气运输是氢能利用的重要环节，采用可靠的管道输送方式连接氢气气源与目标用户，是优化能源消耗、推动氢能利用的关键。
[0003]随着能源利用效率提高，利用天然气附属产品裂解所制氢气、以及利用风电能或水电能电解水所制氢气的技术日益成熟且存在市场需求。所制备的氢气加入已建天然气管道进行掺氢长距离输送，具有氢气资源远程调度或直接提高天然气清洁度的优点，是一种较为高效的氢气利用手段；储气库作为长输管道系统中储气调峰的重要设施。但已建储气库多按照常规天然气进行设计，设计氢含量通常较低，含氢天然气管道掺氢浓度一般远高于0.5％。在混氢输送中，除管道系统要满足混氢的需要外，与管道系统相连的储气库设施同样需要满足混氢的安全要求。
[0004]含氢天然气在输送和储存中，氢损伤是安全保障的关键控制问题，即使经过复核已建储气库设施可满足一定的含氢浓度，但储气库作为储气调峰设施，存在平衡期等长时间停止运行的稳定工况。稳定工况下，氢气
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天然气介质可发生较为明显的分层现象，导致局部氢气分压/浓度高于设计工况。尤其是注采高压管道，通常采用较高钢级的管材；高压管道内的压力一般较高，局部氢气浓度过高引起管道氢损伤风险更高。我国储气库多位于东部人口密集区，高压、高后果区、复杂环境均对储气库的安全运行提出更高的要求。
[0005]目前，在管道内的氢分压较高的情况下，通常对管道内的含氢燃料进行排放，会造成能源的极大浪费，而且由于含氢介质排放，在放空过程中易出现火灾、爆炸等危险事故。
[0006]因此，为推动氢能产业发展，消除含氢燃料储运中的技术瓶颈，提升含氢储运系统安全，有必要开发含氢储气库的安全保障系统和方法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供含氢储气库的安全保障系统、方法和转移装置，避免含氢燃料分层导致的氢积聚风险，避免含氢燃料排放带来的高昂成本和排放时的安全问题、环境污染问题。
[0008]本专利技术第一方面公开一种含氢储气库的安全保障系统，包括第一监测子系统和转移装置，含氢储气库包括第一储气层和第二储气层。所述第一监测子系统布置在所述第一储气层及其系统单元内，用于监测第一储气层内的含氢燃料的情况，如监测温度、压力、氢浓度等；所述第一储气层通过转移装置与一个或多个第二储气层连接，所述转移装置用于将含氢燃料从第一储气层转移到第二储气层。
[0009]通过第一监测子系统检测第一储气层，并获得第一储气层的分层情况，如局部氢浓度或氢分压，若局部的氢气聚集浓度达到或高于第一阈值，则通过转移装置将含氢燃料从第一储气层转移/运输到第二储气层，转移过程中的流体流动扰动打破第一储气层和第二储气层的平衡状态，达到浓度重新分布，避免含氢燃料分层后可能造成的氢损伤。所述安全保障系统的成本低、可操作性高。
[0010]本专利技术第二方面公开了用于上述安全保障系统的转移装置，所述转移装置包括相并联的增压机构和旁通管路，所述旁通管路的两端分别与转移装置的输入端和输出端连接；所述增压机构的输出端设置有冷却机构，增压机构的输入端与转移装置的输入端连接，冷却机构的输出端与转移装置的输出端连接。
[0011]本专利技术第三方面公开了通过上述安全保联系统的安全保障方法：所述安全保障方法包括第一调度方法：
[0012]判断第一储气层的氢气聚集浓度是否达到或超过第一阈值；
[0013]若是，将第一储气层的含氢燃料转移到一个或多个第二储气层，直到所述第一储气层的氢气聚集浓度低于第二阈值。
[0014]所述安全保障方法还包括第二调度方法：
[0015]判断是否满足以下条件：第二储气层的压力高于第一储气层、且第二储气层氢气聚集浓度达到或超过第一阈值；
[0016]若满足，通过旁通管路将所述第二储气层的含氢燃料转移到所述第一储气层，直到压力平衡。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过第一监测子系统检测第一储气层，并获得第一储气层的分层情况，若局部的氢气聚集浓度达到或高于第一阈值，则通过转移装置将含氢燃料从第一储气层转移到第二储气层，转移过程中的流体流动扰动打破第一储气层和第二储气层的平衡状态，达到浓度重新分布，避免含氢燃料分层造成的氢损伤。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的含氢储气库的安全保障系统的逻辑框图；
[0019]图2是本专利技术的方法流程图。
[0020]图中标记：1含氢储气库，11第一储气层，12第二储气层，13注采井，14集输管路，15第一监测子系统，16第二监测子系统，
[0021]2转移装置，21增压机构，22冷却机构，25旁通管路，26旁通阀。
具体实施方式
[0022]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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：
[0024]含氢储气库通常部署在地下，如地下700或4000米，用于存储含氢燃料，如掺氢天然气等，运营期间，大量用户使用含氢燃料，含氢燃料在含氢储气库中存在扰动或流动，不
易产生分层；在停运期间，含氢储气库中的含氢燃料易产生分层，氢的密度较低，通常在储气库的上层聚集，导致局部系统单元的氢浓度/氢分压高于设计值，氢损失的风险加大。一种方式是：排放含氢储气库中的含氢燃料，但该方式存在浪费资源和环境污染的问题。
[0025]如图1所示，含氢储气库1具有多个储气层，示例性的，具有第一储气层11和多个第二储气层12。第一储气层11和第二储气层12分别部署有所述第一监测子系统15和第二监测子系统16，用于监测储气层的分层情况。转移装置2两端分别与第一储气层11和第二储气层12连接，用于含氢燃料的转移、以扰动第一储气层和第二储气层，实现储气层中氢浓度的重分布，避免氢聚集引起的局部氢浓度或氢分压超标。
[0026]第一监测子系统15和第二监测子系统16可通过布置在储气层、以及系统单元(包括注采井13或地面工艺系统)中的压力检测仪、温度检测仪、氢浓度检测仪、分层检测装置等检测储气层的压力、温度、氢浓度等指标，以监测分层情况。
[0027]在一个具体实施例中，第一监测子系统还设置有分层模拟计算装置，分层模拟计算装置根据所采集的压力、温度和分层监测数据，模拟计算储气层的分层情况。
[0028]其中，转移装置2包括增压机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氢储气库的安全保障系统，其特征在于，包括第一监测子系统和转移装置，含氢储气库包括第一储气层和第二储气层，所述第一监测子系统布置在所述第一储气层及其系统单元内；所述第一储气层通过转移装置与一个或多个第二储气层连接。2.根据权利要求1所述的安全保障系统，其特征在于，所述转移装置包括增压机构和/或旁通管路，所述增压机构两端分别与第一储气层和第二储气层连接；所述旁通管路两端分别与第一储气层和第二储气层连接，所述旁通管路上设置有旁通阀。3.根据权利要求2所述的安全保障系统，其特征在于，所述增压机构的输出端还设置有冷却机构；所述转移装置的两端通过集输管路分别与所述第一储气层和第二储气层的注采井连接。4.根据权利要求3所述的安全保障系统，其特征在于，所述集输管路上设置有截断阀；所述转移装置设置有多级增压机构和/或多级冷却机构。5.根据权利要求1所述的安全保障系统，其特征在于，所述第一监测子系统包括压力检测仪、温度检测仪、分层检测装置和分层模拟计算装置。6.根据权利要求1所述的安全保障系统，其特征在于，还包括控制子系统，所述控制子系统分别与第一监测子系统、布置在所述第二储气层内的第二监测子系统、以及转移装置连接。7.一种如权利要求1
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6任一项所述安全保障系统的安全...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜廷召，张卫兵，刘欣，叶昆，申会兵，陈宇，杨全毅，李鹏，朱玉成，何利梅，
申请(专利权)人：中国石油集团工程股份有限公司中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：