一、 天然氣摻氫技術(shù)簡(jiǎn)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(shù)。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(shì)，又能利用現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，降低能源轉(zhuǎn)型成本。

天然氣摻氫技術(shù)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(biāo)的有效途徑之一。從2005年起，在世界多個(gè)國家及地區(qū)均有實(shí)際應(yīng)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(duì)超聲流量計(jì)的影響

高聲速氣體對(duì)超聲流量計(jì)的影響有以下幾點(diǎn)：

• 更短的傳播時(shí)間——縮短的時(shí)間差，對(duì)絕對(duì)時(shí)間測(cè)量的挑戰(zhàn)
• 更高的壓力進(jìn)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(hào)之間的差異不明顯
• 小口徑流量計(jì)受到的影響更為嚴(yán)重

二、解決方案與產(chǎn)品簡(jiǎn)介

氫氣作為清潔能源并不陌生，在氫氣過程測(cè)量領(lǐng)域，恩德斯豪斯科技的超聲流量計(jì)已積累近20年的經(jīng)驗(yàn)。面對(duì)高聲速氣體的測(cè)量挑戰(zhàn)，我們有以下解決方案：

1. 解決方案

我們以應(yīng)用較廣，測(cè)量難度較高的純氫為例：

• 更多地采用兩聲道設(shè)計(jì)(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(hào)算法的調(diào)整——特殊的算法設(shè)置以處理因管壁反射而導(dǎo)致緊鄰/重疊的信號(hào)，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(jì)為此領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)或系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求。除了可以滿足OIML R137中關(guān)于Class 1等級(jí)要求之外，同時(shí)還滿足Class 0.5級(jí)和AGA No.9報(bào)告中的要求。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

• 長期穩(wěn)定，測(cè)量可靠
• 應(yīng)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(cè)量進(jìn)行恒定氣體成分監(jiān)測(cè)
• 通過智能自診斷減少維護(hù)

應(yīng)用領(lǐng)域

• 天然氣貿(mào)易計(jì)量
• 氣體傳輸和儲(chǔ)存
• LNG到岸或離岸應(yīng)用
• 測(cè)量高達(dá)30%的摻氫天然氣
• 工業(yè)氣體計(jì)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(yīng)用案例分享

2023年底投產(chǎn)運(yùn)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(xiàng)目，該項(xiàng)目建成管線實(shí)際全長約 249 公里，管徑D457mm，設(shè)計(jì)壓力 6.3 兆帕，管道年設(shè)計(jì)輸氣能力3.93億立方米，增壓后可實(shí)現(xiàn)20億立方米/年。管道的投產(chǎn)運(yùn)行對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)氫能消納和建設(shè)自治區(qū)清潔能源供應(yīng)基地產(chǎn)業(yè)起著重要的推動(dòng)作用，也是積極響應(yīng)國家“雙碳”戰(zhàn)略，推進(jìn)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(jì)的身影。FLOWSIC600超聲流量計(jì)在該項(xiàng)目中承擔(dān)了關(guān)鍵的計(jì)量任務(wù)，可精準(zhǔn)測(cè)量摻氫天然氣的體積流量，測(cè)量精度達(dá)±0.5%，完全滿足高壓管道的計(jì)量需求。其獨(dú)特的自適應(yīng)算法能自動(dòng)補(bǔ)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(cè)量穩(wěn)定性。FLOWSIC600還具備出色的抗干擾能力，可適應(yīng)6.3MPa的高壓環(huán)境和復(fù)雜工況，為這條年輸氣能力達(dá)20億立方米的能源動(dòng)脈提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。該設(shè)備的成功應(yīng)用，不僅保障了摻氫天然氣的貿(mào)易計(jì)量，更為我國未來氫能管網(wǎng)的流量測(cè)量積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。