朱建鲁 周 慧 李玉星 李方圆

1. 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院 2. 中国石化天然气分公司

0 引言

在全球大力推进新旧能源转换的背景下，氢气作为一种可储存的清洁燃料不仅制取来源广泛且能够消纳大规模弃用能源，在能源发展中备受瞩目。目前氢气已有的储运途径中，掺氢天然气管道输送供应可靠，可实现氢气的低成本大规模远距离输送。但天然气管道掺混氢气后将加速管道现有裂痕发展，导致管道泄漏气体浓度监测精度降低，引起管道运行参数变化[1-3]，特别是高浓度氢气掺混后变化将更加明显，因此，现役天然气管道在当前运行条件下将存在掺氢最高适应浓度。考虑到燃气的互换性，我国天然气中掺氢比例不超过20%[4]，现有的掺氢天然气输送项目中掺氢比最高约为5%[5]，一些欧洲国家如荷兰等虽均规定天然气管道掺氢浓度不超过10%，但在某些国家已开展的掺氢天然气管输项目中氢气浓度最高可达20%[6-9]。

同时由于管道系统设计复杂且设备众多，燃气轮机、压缩机、管材等均对最高掺氢比有所限制。氢气分子量小且体积热值仅为甲烷的三分之一，天然气掺氢后燃气轮机燃料体积流量增加，除密封条件无法适应小分子氢气易发生气体逸出增加泄漏危险性之外[10]，若燃气轮机保持较高流量与燃烧温度时将增加水蒸气含量，进而引起金属温度升高缩短设备寿命，此时需考虑改用先进的冷却技术和TBC涂层技术以保持热部件温度维持在可接受范围内[11]。……