一、 天然氣摻氫技術簡介
天然氣摻氫（Hydrogen-blended Natural Gas, HBNG）是指將氫氣按一定比例混合到傳統(tǒng)天然氣中，形成一種新型低碳混合燃料的技術。隨著全球能源結(jié)構(gòu)向綠色低碳轉(zhuǎn)型，天然氣摻氫成為氫能利用的重要途徑之一，既能發(fā)揮氫能的清潔優(yōu)勢，又能利用現(xiàn)有天然氣基礎設施，降低能源轉(zhuǎn)型成本。
天然氣摻氫技術作為氫能與天然氣融合發(fā)展的紐帶，是助力我國“雙碳”目標的有效途徑之一。從2005年起，在世界多個國家及地區(qū)均有實際應用。
1. 高聲速氣體
摻氫天然氣屬于高聲速氣體（聲速>600m/s），典型的高聲速氣體組分有：純氫氣，純氦氣，高氫氣含量混合氣，壓力大于250bar的天然氣等。
2. 對超聲流量計的影響
高聲速氣體對超聲流量計的影響有以下幾點：
- 更短的傳播時間——縮短的時間差，對絕對時間測量的挑戰(zhàn)
- 更高的壓力進一步增加了聲速
- 更寬的聲波瓣——外側(cè)聲道受管壁反射影響，各種信號之間的差異不明顯
- 小口徑流量計受到的影響更為嚴重
二、解決方案與產(chǎn)品簡介
氫氣作為清潔能源并不陌生，在氫氣過程測量領域，恩德斯豪斯科技的超聲流量計已積累近20年的經(jīng)驗。面對高聲速氣體的測量挑戰(zhàn)，我們有以下解決方案：
1. 解決方案
我們以應用較廣，測量難度較高的純氫為例：
- 更多地采用兩聲道設計(2P&2X)
- 大口徑可配置四聲道（高精度）
- 高頻探頭——200KHz或300kHz工作頻率探頭提高信噪比
- 信號算法的調(diào)整——特殊的算法設置以處理因管壁反射而導致緊鄰/重疊的信號，更短的聲波脈沖
2. FLOWSIC600系列
作為上一代成功產(chǎn)品的繼任者，FLOWSIC600-XT氣體超聲流量計為此領域樹立了新的標準。FLOWSIC600-XT有4聲道，4+1聲道，4+4聲道和8聲道等聲道型式可供選擇，以滿足所有的單機或系統(tǒng)現(xiàn)場應用需求。除了可以滿足OIML R137中關于Class 1等級要求之外，同時還滿足Class 0.5級和AGA No.9報告中的要求。
產(chǎn)品優(yōu)勢
- 長期穩(wěn)定，測量可靠
- 應用范圍廣
- 不受嘈雜環(huán)境影響
- 惡劣工況下性能可靠
- 通過聲速測量進行恒定氣體成分監(jiān)測
- 通過智能自診斷減少維護
應用領域
- 天然氣貿(mào)易計量
- 氣體傳輸和儲存
- LNG到岸或離岸應用
- 測量高達30%的摻氫天然氣
- 工業(yè)氣體計量CO2，H2，N2，O2，NH3，乙烯，氦氣，氬氣
- 適用于H2S含量較高的氣體，如酸性氣體或沼氣
三、 應用案例分享
2023年底投產(chǎn)運行的包頭-臨河輸氣管道工程是國內(nèi)首條具備摻氫輸送能力的長距離高壓管道項目，該項目建成管線實際全長約 249 公里，管徑D457mm，設計壓力 6.3 兆帕，管道年設計輸氣能力3.93億立方米，增壓后可實現(xiàn)20億立方米/年。管道的投產(chǎn)運行對內(nèi)蒙古自治區(qū)氫能消納和建設自治區(qū)清潔能源供應基地產(chǎn)業(yè)起著重要的推動作用，也是積極響應國家“雙碳”戰(zhàn)略，推進清潔能源利用的重要代表。
在包頭-臨河管線上，也有FLOWSIC600超聲流量計的身影。FLOWSIC600超聲流量計在該項目中承擔了關鍵的計量任務，可精準測量摻氫天然氣的體積流量，測量精度達±0.5%，完全滿足高壓管道的計量需求。其獨特的自適應算法能自動補償氫氣混合帶來的聲速變化，確保在不同摻氫比例（0-20%）下的測量穩(wěn)定性。FLOWSIC600還具備出色的抗干擾能力，可適應6.3MPa的高壓環(huán)境和復雜工況，為這條年輸氣能力達20億立方米的能源動脈提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。該設備的成功應用，不僅保障了摻氫天然氣的貿(mào)易計量，更為我國未來氫能管網(wǎng)的流量測量積累了寶貴經(jīng)驗。
