王 玮 王秋岩 邓海全 程光旭 李 云

1.西安交通大学化学工程与技术学院 2.中石化中原石油工程设计有限公司

0 引言

随着化石资源的逐渐枯竭和环境问题的日益严峻，氢能作为一种资源丰富、高热值的洁净燃料，被认为是未来最具潜力的能源替代品之一。鉴于目前氢气分配基础设施还不完善，其建设和利用成本较高，而我国已拥有较为成熟的天然气管网。因此，将氢以一定比例掺入天然气，再利用天然气管网直接输送混氢天然气（HCNG）至终端用户作为燃料使用，被认为是氢气较低成本输送和减少温室气体排放的有效方法 ，可以提高氢气的输送范围，实现氢气的高效率调配，提高氢能在能源消费结构中的占比[1]。该方法也可用于运输风电电解所制得的氢气，以解决风电大规模消纳问题。美国休斯敦地区已利用一条225 km的天然气管道运输氢气[2]。

由于氢气和天然气主要组分甲烷的理化性质和燃烧特性存在着很大的差别[3-4]，混氢比不同会改变燃气的燃烧速度、热负荷等燃烧指数，同时相对密度、传热系数、黏度等水力指数也会发生变化，以至于对燃气的终端用户以及管道的输送工况造成较大影响。因此，城市天然气管道供应系统必须考虑不同混氢比带来的燃气互换性问题和管道工况的变化，以保证终端用户燃具和管道供应系统的运行安全、效率和性能。法国的GRHYD项目、荷兰的VG2项目、德国西门子股份公司和美国能源部等对天然气混氢的利用及其通过天然气管道输送的安全性进行了研究。……