配氣管線及附件

在荷蘭大規(guī)模引入富氫天然氣之前，天然氣配管道必須能夠承受氫的影響。為了研究氫氣對氣體分配系統(tǒng)完整性的影響，在這個試驗項目中對最重要的特性進(jìn)行了評估。

為了確定富氫天然氣與非富氫天然氣相比的效果，對氣體網(wǎng)格進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了一個測試區(qū)和一個參考區(qū)。測試和參考部分都由短長度的不同材料組成，包括接頭。參考部分只暴露在天然氣中，而測試部分暴露在富氫天然氣中。應(yīng)用的管道材料和接頭是典型的荷蘭天然氣配管道。經(jīng)過四年的接觸，不同的材料和接頭進(jìn)行了測試，以確定管道和接頭的質(zhì)量是否具有可比性。除了對管道和接頭進(jìn)行目視檢查外，還進(jìn)行了機(jī)械和化學(xué)研究，以確定是否發(fā)生了因富氫天然氣暴露而引起的退化。

表3． 干線管材的測試結(jié)果

表3顯示，來自參考和測試段的被檢測管道材料的最重要的性能在暴露于富氫天然氣4年后沒有顯示出任何影響（改結(jié)果與美國國家實(shí)驗室結(jié)果吻合）。在分配氫氣時，需要考慮的一個問題是可能會有大量的氫氣通過管壁滲透。為此，進(jìn)行了滲透試驗�？傮w滲透率較低，預(yù)計不會導(dǎo)致任何（安全）問題。值得注意的是，氫／天然氣混合物的滲透常數(shù)比氫低。目測也沒有發(fā)現(xiàn)與氫有關(guān)的管道材料缺陷。

除了管道材料本身，還要注意接頭和其他配件，如橡膠軟管、調(diào)控器、煤氣表。對于接頭，通過從參考和測試部分取樣來評估暴露和非暴露接頭的質(zhì)量。由于這些附件沒有安裝在參考部分，所以對軟管、調(diào)控器、煤氣表進(jìn)行了不同的評估。對于調(diào)控器，對初始質(zhì)量和最終質(zhì)量進(jìn)行了測量和比較。將暴露的煤氣表和膠管與新的非暴露的煤氣表進(jìn)行了比較（表9）。

表4． 管道配件和其它配件的測試結(jié)果 資料來源：IGRC 2011報告

接口暴露富氫天然氣沒有表現(xiàn)出任何退化。目測檢查沒有發(fā)現(xiàn)氫相關(guān)的缺陷或污染。因此，可以得出結(jié)論，在4年的測試期間，使用富氫天然氣不會損害包括管道和附件在內(nèi)的管道的完整性。

 炊具及鍋爐

煤氣質(zhì)量影響最終用戶的煤氣用具。然而，分析表明，下游氣體質(zhì)量不會受到不利影響，因為混合了20％氫氣的格羅寧根天然氣（G25）的Wobbe指數(shù)不會超出低熱值氣體（L－gas）的法定要求，如圖6所示。這些低熱值氣體規(guī)范是荷蘭烹飪器具和鍋爐的設(shè)計參數(shù)。

圖6． 不同氣體質(zhì)量下的Wobbe指數(shù)及添加氫氣的影響（G25為格羅寧根天然氣的參考天然氣）

廚具的最重要的安全要求包括二氧化碳、一氧化碳和氮氧化物的排放、回火和泄漏。表5中所列的炊具也包括在這個試驗項目中。表6總結(jié)了烹飪器具的測試。

表5． 所安裝的炊具種類

表6． 在炊具上的測試

由于天然氣中加入了氫氣，CO2和CO的排放量減少，例如圖7中hob 3的排放量。根據(jù)EN30，二氧化碳的最大允許排放量為11．5％。在半負(fù)荷和全負(fù)荷工況下，CO的最大允許排放量分別為1500ppm和1000ppm。這些數(shù)據(jù)還表明，氣體負(fù)荷由于氫氣的加入而降低。

圖7． 灶爐3排放測試（不同氣環(huán)的初始和最終情況測試）

由于氫的加入，火焰速度加快。因此，火焰燃燒更接近氣體環(huán)，如圖8所示。這意味著回火的風(fēng)險增加。然而，使用HCNG的烹飪器具很容易通過了回火測試。

圖8． 以HCNG為燃料的氣環(huán) 

廚具也通過了漏電檢測。目視檢查包括氣環(huán)、注射接頭、點(diǎn)火器、閥門、連接件和密封件，沒有發(fā)現(xiàn)與氫有關(guān)的缺陷或污染。表7所示的鍋爐為在項目實(shí)驗鍋爐。

表7 項目實(shí)驗中的鍋爐

對鍋爐進(jìn)行了CO2、CO、NOx排放、點(diǎn)火、回火、泄漏、火焰穩(wěn)定性、火焰監(jiān)控等安全評價。試驗結(jié)果見表8。

表8 鍋爐實(shí)驗

＊偶然發(fā)現(xiàn)少量泄漏＊＊不符合制造商規(guī)格，但沒有發(fā)生故障