纯氢与掺氢天然气节流特性及节流系数预测新方法

作者：周慧; 朱建鲁; 李玉星^*; 刘翠伟; 韩辉

来源：天然气工业, 2022, 42(04): 139-148.

• 氢气
• 天然气
• 节流效应
• 转变压力
• 转变温度
• 转变氢气浓度
• 节流系数
• 经验公式

依托天然气管道掺氢输送，可实现氢能的高效经济储运，天然气节流作为关键环节，掺氢将极大改变节流特性，从而影响管道安全运行。为此，采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性，并在天然气节流系数经验公式的基础上，建立了三段式节流系数预测新方法。研究结果表明：(1)纯氢节流特性与以甲烷为主的天然气节流明显不同，纯氢表现为节流负效应；(2)不同掺氢比时，节流正负效应转变压力不同，天然气中掺氢不超过30%时，对混合气体节流效应转变压力影响较小，但氢浓度更高时，节流效应转变压力随之降低，直至氢浓度80%～92%左右时，气体此后均表现为节流负效应；(3)节流阀门开度随氢浓度增加而增加，以流量波动时阀门调节范围为限制，天然气掺氢浓度不宜超过30%；(3)天然气节流系数经验公式仅适用于氢浓度不超过30%的掺氢天然气，在此基础上修正，得到以氢气为主混合气的节流特性预测公式，根据掺氢比提出以0～30%、30%～80%、80%～100%的三阶段公式，可很好地估算纯氢与掺氢天然气节流特性及系数。结论认为，该研究成果可为纯氢与掺氢甲烷混合气体节流系数的估算提供依据，为氢气安全储运提供技术指导。

• 单位
  中国石油大学（华东）; 建筑工程学院