中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：天然氣摻氫相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在2000年之后開(kāi)始被深入研究。據(jù)IEA數(shù)據(jù)，全球開(kāi)展了近40個(gè)摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)應(yīng)用示范項(xiàng)目，研究了天然氣管道系統(tǒng)中摻入不同比例氫氣后輸送以及終端應(yīng)用等的安全性。盡管摻氫天然氣管道輸送示范項(xiàng)目較多，國(guó)際上對(duì)于天然氣管道系統(tǒng)中可摻氫比例仍未形成一致結(jié)論。
各國(guó)/地區(qū)天然氣管道內(nèi)最高氫體積分?jǐn)?shù)限制
IEA數(shù)據(jù)顯示，2020年全球天然氣摻氫的規(guī)模從2013年的500噸增加到3500噸，增長(zhǎng)了7倍。所有正在推進(jìn)的天然氣摻氫項(xiàng)目都能落地，2030年，其規(guī)模將可能增加700多倍，氫氣總摻入量將大于200萬(wàn)噸。若需要達(dá)到2030年全球凈零排放的要求，氫氣總摻入了需要可以達(dá)到5300萬(wàn)噸。巨大的需求缺口，表明天然氣摻氫市場(chǎng)前景可觀。
國(guó)際天然氣管網(wǎng)摻氫情況及預(yù)估 來(lái)源：IEA
在實(shí)際應(yīng)用中，天然氣摻氫的討論與項(xiàng)目集中在天然氣管網(wǎng)摻氫中，用以解決氫氣運(yùn)輸成本高的問(wèn)題。在下游應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)積極探索了HCNG汽車(chē)、摻氫天然氣發(fā)電、天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)、民用摻氫天然氣等應(yīng)用，其中又以“氫進(jìn)萬(wàn)家”為代表的民用天然氣摻氫最受關(guān)注。由于管道運(yùn)輸和民用領(lǐng)域?qū)τ诎踩珕?wèn)題敏感，項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證周期長(zhǎng)，因此天然氣摻氫一直處于示范的階段，而且規(guī)模有限，商業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)緩慢。
（一）國(guó)外典型天然氣管道摻氫項(xiàng)目案例
歐盟NaturalHy 項(xiàng)目。為了評(píng)估摻氫對(duì)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)的影響，39 個(gè)歐盟合作單位2004至2009年大范圍實(shí)驗(yàn)研究了工業(yè)用和家用加氫天然氣的氣體溢出和爆炸行為，評(píng)估了加氫量的影響。摻氫天然氣比從100%、70%、50%至 20%進(jìn)行了管道斷裂韌性和安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究。實(shí)驗(yàn)表明：從產(chǎn)生氣體積聚的本性來(lái)看，HCNG建筑內(nèi)的溢出特性和天然氣類似。但是，氣體的濃度和聚集的體積隨著氫氣的添加而增加，不過(guò)50%內(nèi)的增加值很輕微；室內(nèi)爆炸的嚴(yán)重性會(huì)隨著氫氣的增加而加重，但是對(duì)于 20%的HCNG來(lái)說(shuō)危害的加重微乎其微。
NaturalHy概念圖
英國(guó)Hy Deploy示范項(xiàng)目2020年1月正式投入運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目包括試驗(yàn)研究和示范工作兩個(gè)階段。前期試驗(yàn)研究工作表明，在摻氫比例為20%的摻氫天然氣條件下，家用燃?xì)庥镁吆团渌凸艿朗褂眯阅芰己?，而現(xiàn)有氣體探測(cè)器易受氫氣干擾無(wú)法保證測(cè)量準(zhǔn)確度，需另開(kāi)發(fā)新型可在摻氫天然氣環(huán)境下工作的氣體探測(cè)器。示范階段向基爾大學(xué)專用天然氣管網(wǎng)和英國(guó)北部天然氣管網(wǎng)注入20%比例的氫氣，為100戶家庭和30棟教學(xué)樓提供摻氫天然氣。測(cè)試表明，所測(cè)試的各種家用電器都能在氫氣濃度高達(dá)28.4 %的情況下安全運(yùn)行。全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用20 %氫氣混合物可減少的碳排放量相當(dāng)于減少了250萬(wàn)輛汽車(chē)行駛。
Hy Deploy 項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程圖
荷蘭Ameland項(xiàng)目于2008至2011年開(kāi)展了有關(guān)將風(fēng)電制氫摻入當(dāng)?shù)靥烊粴夤芫W(wǎng)的研究，其中2010年年平均氫氣摻入體積分?jǐn)?shù)達(dá)到12%。
德國(guó)Falkenhagen 2MW電轉(zhuǎn)氫能示范電廠于2013年完全服役，制取的氫氣被直接送入天然氣管線。法國(guó)環(huán)境與能源控制署(ADEME)贊助的“GRHYD”項(xiàng)目則將可再生能源制得的氫氣摻入天然氣中供加氫站和居民使用，摻氫體積分?jǐn)?shù)最高將達(dá)到20%。
德國(guó)意昂(E.ON)的子公司Ava-con2019年8月計(jì)劃將其天然氣管網(wǎng)的氫氣混合率提高到20%。Ava-con在斯科普斯多夫市安裝400套供暖系統(tǒng)并和其他用戶設(shè)備進(jìn)行“酸性試驗(yàn)”。
此外，德國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)（FNB Gas）曾指出，鑒于德國(guó)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，氫氣適合在德發(fā)展，并將敦促政府逐年遞增天然氣管網(wǎng)納入氫氣的比例，如從2021年的1%升至2030年的10%。
法國(guó)計(jì)劃是到2023年工業(yè)用氫氣的生產(chǎn)脫碳約10%，并撥出1億歐元鼓勵(lì)使用氫氣，特別是用于運(yùn)輸。為了達(dá)成該目標(biāo)，GRTgaz、GRDF、Eleng等運(yùn)營(yíng)商表示，法國(guó)網(wǎng)絡(luò)最初可以使用混合6%氫氣的天然氣。2019年11月，法國(guó)天然氣管道運(yùn)營(yíng)商表示，從2030年起，法國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)進(jìn)行改造，以管道輸送天然氣與20%氫氣的混合物。
日本三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)有限公司（MHPS）將體積分?jǐn)?shù)30%的摻氫天然氣通入大型燒燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，MHPS專用燃燒器燃燒摻氫天然氣可以實(shí)現(xiàn)燒燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，與單純?nèi)紵烊粴庀啾?，CO2排放量可以減少10%，發(fā)電效率大于63%，且除了燃燒器外，其他部件可以不用改動(dòng)，減少了改造的成本。
澳大利亞2020年初消息，昆士蘭政府與澳大利亞天然氣網(wǎng)絡(luò)公司合作，進(jìn)行天然氣摻氫實(shí)驗(yàn)。目前，該公司已獲得超過(guò)170萬(wàn)美元的資金，用于建設(shè)一個(gè)混合設(shè)施，將10%的綠氫摻入到天然氣網(wǎng)絡(luò)中。這是澳大利亞首個(gè)將可再生氫與住宅、商業(yè)及工業(yè)客戶鏈接為一體的天然氣摻氫項(xiàng)目。
俄羅斯聯(lián)邦能源部2020年8月公布了其第一份氫能戰(zhàn)略發(fā)展路線圖，其中莫斯科方面最看重的應(yīng)用是出口氫氣，從而確保其全球能源市場(chǎng)地位。俄氣的重要?dú)淠茉圏c(diǎn)項(xiàng)目，就是研究在現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)中摻氫，以向歐洲大陸輸送含有最高20%氫氣比例的混合氣。
（二）我國(guó)典型天然氣管道摻氫項(xiàng)目案例
2019年以來(lái)，在國(guó)電投、中石化、國(guó)家管網(wǎng)等央企努力下，國(guó)內(nèi)在天然氣管網(wǎng)摻氫項(xiàng)目上取得了突破性的進(jìn)展。在社會(huì)認(rèn)知、技術(shù)積累、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目和發(fā)展規(guī)劃等方面均取得了實(shí)質(zhì)進(jìn)展，帶動(dòng)了全國(guó)部分省市將天然氣摻氫項(xiàng)目列入產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。隨著天然氣管道摻氫運(yùn)輸逐漸受到認(rèn)可，從2021年底、2022年初開(kāi)始，國(guó)內(nèi)天然氣摻氫項(xiàng)目的熱點(diǎn)發(fā)生了兩個(gè)重點(diǎn)變化：從運(yùn)輸環(huán)節(jié)向應(yīng)用環(huán)節(jié)發(fā)展，從民用領(lǐng)域向工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。從運(yùn)輸向應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，有利于更快地形成商業(yè)化項(xiàng)目，推進(jìn)能源終端應(yīng)用減碳；對(duì)比民用領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域的安全管理更加規(guī)范，更容易推行。
朝陽(yáng)項(xiàng)目。國(guó)家電投集團(tuán)燕山湖發(fā)電有限公司聯(lián)合國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，于2018年在遼寧朝陽(yáng)開(kāi)展國(guó)內(nèi)首個(gè)天然氣摻氫示范項(xiàng)目研究。利用可再生能源電解堿液產(chǎn)生10Nm3/h的“綠氫”，設(shè)計(jì)摻氫比為3%-20%，實(shí)際運(yùn)行以 10%的摻氫比例做為燃料使用，其采用電氣式隨動(dòng)摻氫結(jié)構(gòu)。主氣源天然氣和隨動(dòng)氣源氫氣根據(jù)各自的實(shí)時(shí)流量、溫度、壓力采集數(shù)值，通過(guò) PLC（Programmable Logic Controller）控制系統(tǒng)，結(jié)合階梯過(guò)渡的算法，控制調(diào)節(jié)裝置開(kāi)度，對(duì)混合氣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，經(jīng)混合氣體經(jīng)靜態(tài)混合器中多組渦流發(fā)生器將兩種氣體充分互混合，供終端用戶使用。2021 年 10月，該項(xiàng)目在民用終端應(yīng)用驗(yàn)證方面取得了新進(jìn)展，成功召開(kāi)了應(yīng)用成果見(jiàn)證會(huì)。此項(xiàng)目已安全運(yùn)行了 1 年，在此過(guò)程中，探索了天然氣摻氫工藝、輸送過(guò)程、摻氫比對(duì)管道的腐蝕作用、以及安全監(jiān)測(cè)以及使用過(guò)程的整體流程研究，達(dá)到全面驗(yàn)證示范氫氣“制取-儲(chǔ)運(yùn)-摻混-綜合利用”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)的目的。鑒于此項(xiàng)目的理論和實(shí)踐積累，編制了“天然氣摻氫混氣站技術(shù)規(guī)程”團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)意見(jiàn)稿。為我國(guó)天然氣摻氫輸送技術(shù)發(fā)展提供了整體設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
朝陽(yáng)示范項(xiàng)目具體布局示意圖
張家口項(xiàng)目。2020年9月，“天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在張家口市召開(kāi)，該項(xiàng)目是河北省首個(gè)天然氣摻氫示范項(xiàng)目，摻氫天然氣最終將應(yīng)用于張家口市的商用用戶、民用用戶和HCNG汽車(chē)，未來(lái)預(yù)計(jì)每年可向張家口市區(qū)輸送氫氣400余萬(wàn)立方米，每年減少150余萬(wàn)立方米天然氣用量及3000余噸碳排放量。
目前吉林省白城市、四川省成都市、內(nèi)蒙古烏海、安徽省六安市等城市的氫能規(guī)劃中均提及天然氣摻氫內(nèi)容。
（三）天然氣摻氫燃燒發(fā)電案例
近年來(lái)，日本三菱日立、美國(guó)通用電氣、德國(guó)西門(mén)子能源和意大利安薩爾多能源公司等國(guó)際主要燃機(jī)廠商，均針對(duì)對(duì)摻氫燃料用于燃機(jī)開(kāi)展研究、試驗(yàn)和示范應(yīng)用工作，并已取得一定的技術(shù)突破和少量的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也分析指出燃?xì)潆姀S在未來(lái)電源結(jié)構(gòu)中將起到重要的儲(chǔ)能調(diào)峰作用。三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)公司2018年開(kāi)展了大型氫燃料燃機(jī)測(cè)試，氫氣含量30%的氫燃料測(cè)試結(jié)果表明，新開(kāi)發(fā)的專有燃燒器可以實(shí)現(xiàn)混氫燃料的穩(wěn)定燃燒，與純天然氣發(fā)電相比可減少10%的二氧化碳排放，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率高于63%。西門(mén)子能源也致力于提高燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)淠芰Α?019年，西門(mén)子能源承諾，將在2030年前實(shí)現(xiàn)100%燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)，并且涵蓋從小功率到重型燃?xì)廨啓C(jī)的所有產(chǎn)品組合。
燃機(jī)廠商氫燃料燃機(jī)研究進(jìn)展
國(guó)內(nèi)積極探索了HCNG汽車(chē)、摻氫天然氣發(fā)電、天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)等應(yīng)用。其中，摻氫天然氣發(fā)電項(xiàng)目在全球都屬于前沿探索領(lǐng)域。
1．荊門(mén)綠動(dòng)電廠摻氫項(xiàng)目
2021年12月23日，國(guó)家電投荊門(mén)綠動(dòng)電廠在運(yùn)燃機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力。12月26日，改造后的機(jī)組接受電網(wǎng)調(diào)度，正式投入運(yùn)行，整體方案可行性得到驗(yàn)證，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)已掌握一套完整的燃?xì)廨啓C(jī)電站摻氫改造工程設(shè)計(jì)方案。
國(guó)家電投湖北分公司荊門(mén)氫混燃機(jī)示范項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)最高摻氫比例為30%。天然氣取自原天然氣管網(wǎng)，氫氣在初始階段由氣體公司經(jīng)管束車(chē)供氣，遠(yuǎn)期考慮鋪設(shè)氫氣管道輸送至電廠。
因氫氣快速的燃燒速度與廣泛的自燃溫度范圍，在燃機(jī)中使用摻氫天然氣易存在閃回的風(fēng)險(xiǎn)（向后火焰分布到燃燒器中）。本項(xiàng)目中燃?xì)廨啓C(jī)氫氣含量的最大允許變化率限制為±0.5vol%/s，壓力保持在燃?xì)廨啓C(jī)允許的限度內(nèi)。因此對(duì)于混氣站的摻氫精度、穩(wěn)定性都有較高要求。
本混氫站摻混點(diǎn)位于天然氣調(diào)壓站后。天然氣從調(diào)壓站后管道引出，與氫氣經(jīng)氫氣調(diào)壓撬后管道通過(guò)三通進(jìn)行并氣，并氣后混合氣體進(jìn)入混合撬進(jìn)行靜態(tài)預(yù)混，預(yù)混后的混合氣燃料通入燃?xì)廨啓C(jī)燃料進(jìn)氣主管路。
燃機(jī)混氫站流程簡(jiǎn)圖
混氫站主要含卸氫部分、氫氣調(diào)壓部分、混氫部分及控制系統(tǒng)。卸氫部分主要是卸車(chē)柱的設(shè)計(jì)，卸氫壓力為4-20MPa，集卸車(chē)、吹掃、超壓保護(hù)于一體，保障安全卸氣。調(diào)壓撬塊是將氫氣調(diào)壓至3.2MPa，采用1×100%運(yùn)行設(shè)計(jì)，預(yù)留吹掃放空功能，并設(shè)置緊急切斷系統(tǒng)?；鞖洳糠种饕少|(zhì)量流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、靜態(tài)混合器等構(gòu)成，高精度流量計(jì)帶壓力溫度補(bǔ)償，保證氫氣、天然氣流量的準(zhǔn)確性；氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥316材質(zhì)，在純氫介質(zhì)下能夠長(zhǎng)期抵制氫脆現(xiàn)象，精度控制在1%以內(nèi)；靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)異向擾流器，同時(shí)保證摻混罐容積，保證混合氣的停留時(shí)間，提高摻混均勻性?？刂葡到y(tǒng)主要用于保障氫氣混合的精度以及整站的安全運(yùn)行。天然氣根據(jù)燃機(jī)負(fù)荷控制進(jìn)氣流量，氫氣管路按照（天然氣的流量/70%）×30%（最大）的流量設(shè)定值控制閥門(mén)開(kāi)度，天然氣流量、氫氣流量、混合氣的氫濃度與氫氣管路的比例調(diào)節(jié)閥形成閉環(huán)控制；混合器下游設(shè)置的色譜儀，對(duì)混合后的燃料熱值和氫氣比例進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并設(shè)定報(bào)警，高高報(bào)警，氫氣比例超限的連鎖保護(hù)等。
此外，混氫站配備有完善的氮?dú)庵脫Q吹掃系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、安全放散系統(tǒng)，包含緊急切斷閥、止回閥、過(guò)濾器、安全閥等必要的閥件；放空、排污采用雙閥，減少泄漏風(fēng)險(xiǎn)；充分考慮防火間距，保持氫氣使用區(qū)域的良好通風(fēng)；所有設(shè)備均滿足ExZone1IIBT4；氫氣管路材質(zhì)附件滿足GB50516、50177等相關(guān)規(guī)定，避免氫脆。同時(shí)，因氫氣的焦湯負(fù)效應(yīng)，氫氣在減壓節(jié)流過(guò)程中產(chǎn)生一定的溫升，本項(xiàng)目根據(jù)計(jì)算滿足燃機(jī)對(duì)于氣體燃料進(jìn)氣溫度要求。
2．浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目
2022年3月，水發(fā)派思燃?xì)鈪⑴c建設(shè)的浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目三臺(tái)西門(mén)子SGT5-2000E機(jī)組，先后點(diǎn)火成功。水發(fā)派思燃?xì)鉃殡娬竟?yīng)調(diào)壓站設(shè)備，此項(xiàng)目為世界首套天然氣與氫氣、一氧化碳混合介質(zhì)調(diào)壓站。
3．惠州中國(guó)首座摻氫燃燒電廠
2021年12月，通用電氣（簡(jiǎn)稱GE）宣布，廣東省能源集團(tuán)旗下的惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站正式向GE及哈電集團(tuán)訂購(gòu)含兩臺(tái)9HA.01重型燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。3月29日，由中國(guó)能建廣東院設(shè)計(jì)、廣東火電承建的國(guó)內(nèi)首個(gè)兼具氫能利用的一體化綜合能源示范基地項(xiàng)目惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站項(xiàng)目進(jìn)行了第一方混凝土澆筑，標(biāo)志著項(xiàng)目正式開(kāi)工。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)4×600兆瓦級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，本期建設(shè)2×600兆瓦9H型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，相關(guān)機(jī)組由哈電通用燃?xì)廨啓C(jī)（秦皇島）有限公司生產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后，兩臺(tái)燃機(jī)將采用10%（按體積計(jì)算）的氫氣摻混比例與天然氣混合燃燒。
（四）示范項(xiàng)目存在的不足
目前，現(xiàn)示范項(xiàng)目均存在一定局限或不足。首先，大部分項(xiàng)目摻氫研究對(duì)象是局部短距離管網(wǎng)，并沒(méi)有將相關(guān)設(shè)備尤其是工業(yè)設(shè)備納入其中。如德國(guó)規(guī)定其摻氫上限為10%，當(dāng)下游管網(wǎng)連接加氣站時(shí)，摻氫比例下降至2%，現(xiàn)有項(xiàng)目有待完善，試點(diǎn)范圍需包含整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)及其運(yùn)行的工業(yè)設(shè)備；但目前許多工業(yè)設(shè)備還無(wú)法接受較高的摻氫水平，諸如老式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，混氫最高含量2%-10%，燃?xì)廨啓C(jī)極限混氫比例不得超過(guò)2%，許多經(jīng)認(rèn)證的設(shè)備摻氫含量低于5%。其次，現(xiàn)有摻氫示范項(xiàng)目缺乏更大規(guī)模的耐久性試驗(yàn)，包括工業(yè)設(shè)備的耐久性試驗(yàn)，尤其是在工業(yè)應(yīng)用中，摻氫比例需慎重對(duì)待，工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)等對(duì)氫氣較為敏感，其正常運(yùn)行受氫氣濃度影響較大。天然氣基礎(chǔ)設(shè)施較為復(fù)雜，管網(wǎng)分為輸送管網(wǎng)和配送管網(wǎng)，且運(yùn)行工況存在差異性，一些示范項(xiàng)目中管網(wǎng)經(jīng)過(guò)升級(jí)改造，與現(xiàn)有在役管網(wǎng)存在一定差異，未充分考慮天然氣管網(wǎng)服役狀況對(duì)摻氫比例的影響。第三，各國(guó)管網(wǎng)設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一，管道承受的摻氫比例存在明顯差異。
目前示范項(xiàng)目進(jìn)行的大多是短期應(yīng)用示范，而材料氫脆損傷是一個(gè)緩慢積累的過(guò)程，有可能導(dǎo)致?lián)綒涮烊粴夤茌斚到y(tǒng)在短期運(yùn)行期間未發(fā)生明顯異常，但這不能確保管道在之后的長(zhǎng)期運(yùn)行期間也不會(huì)發(fā)生材料失效引發(fā)的管道、設(shè)備等結(jié)構(gòu)性破壞或氣體泄漏、燃燒、爆炸等惡性事故。因此摻氫之前需對(duì)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行全面的可行性評(píng)估，且可行性評(píng)估過(guò)程相關(guān)因素較多，需綜合考慮在役天然氣管道及配件、設(shè)備、天然氣成分、氫分壓、地理環(huán)境、服役歷史等多方面因素的影響，不能一概而論，需逐案分析。應(yīng)用示范是摻氫天然氣管輸系統(tǒng)可行性短期驗(yàn)證的有效途徑，但系統(tǒng)全面地開(kāi)展管道輸送摻氫天然氣可行性研究仍是摻氫天然氣管道輸送長(zhǎng)期化和規(guī)?；l(fā)展不可或缺的首要條件。且我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)輸送距離長(zhǎng)，覆蓋范圍廣，工況差別大，需針對(duì)我國(guó)國(guó)情具體研究摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)的安全摻氫比例，切不可盲目照搬國(guó)外研究成果。
傳統(tǒng)的天然氣燃?xì)廨啓C(jī)摻入氫氣，意味著燃機(jī)設(shè)備對(duì)氫的適應(yīng)性與摻氫后的安全性均面臨挑戰(zhàn)。一是氫燃料的火焰溫度比天然氣高出近300攝氏度，著火延遲時(shí)間比天然氣低三倍以上。當(dāng)燃料中的摻氫比例較高，燃料反應(yīng)性會(huì)發(fā)生變化，造成火焰向上移動(dòng)、燃燒時(shí)間過(guò)盈等問(wèn)題，增加氮氧化物排放，并可能使燃燒室超溫過(guò)熱。因此，需要對(duì)燃燒室的使用穩(wěn)定性及廢氣排放進(jìn)行測(cè)試，重新設(shè)計(jì)或優(yōu)化傳統(tǒng)燃燒室或燃燒系統(tǒng)。二是與甲烷相比，氫氣具有更高的擴(kuò)散系數(shù)、更低的點(diǎn)火能量以及更寬的爆炸極限，因此一些天然氣燃機(jī)的常規(guī)輔助系統(tǒng)，如通風(fēng)、氣體泄漏檢測(cè)、管道裂紋檢測(cè)系統(tǒng)等，對(duì)于燃?xì)淙紮C(jī)的安全使用具有更為重要的意義，需要引起重視。三是使用氫燃料還面臨著與整體安全相關(guān)的操作風(fēng)險(xiǎn)。氫火焰的亮度很低，肉眼難以發(fā)現(xiàn)，需要專門(mén)的氫火焰檢測(cè)系統(tǒng)；氫氣具有比其他氣體更強(qiáng)的滲透性，可能不適用于原天然氣輸送采用的傳統(tǒng)密封系統(tǒng)；氫氣比甲烷更易燃易爆，相比甲烷而言，氫氣的爆炸極限范圍寬的多。因此，氫氣泄漏會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮改變操作程序以及防爆危險(xiǎn)區(qū)域劃分等問(wèn)題。
