天然气掺氢技术突破，输送安全如何保证

氢气的储存及运输一直是限制氢能产业发展的难题，常用的氢气输运方式有高压氢气卡车运输、液态氢气卡车运输和高压氢气管道输送，对于用户密集地区，管道输送的成本最低。而相比于修建专用的输氢管道，利用天然气管道输氢更具经济性。掺入天然气的氢气既可以混合燃烧，也可在使用端进行分离提取，是解决氢气远距离输送的一种便捷方法。

近日，国内首次掺氢天然气管道燃爆试验成功，这是我国首次对掺入氢气的天然气管道进行的管道泄放喷射火试验，以及封闭空间泄漏燃爆试验。这次实验选用323.9毫米管径管道，最大掺氢比例为30%，是我国最大尺度的管道掺氢天然气燃爆试验。填补了我国长输天然气管道掺氢泄放燃爆验证试验的空白，为实现天然气长输管道掺氢输送技术自主可控奠定了重要基础。

氢气具有燃烧速度快，燃烧界限宽，比热值小，淬熄长度长等特点，天然气中掺入氢气可以改变天然气的燃烧特性，在民用和工业上均有应用，在民用方面，主要是针对家用燃烧器具，在工业方面，主要用于工厂内大型锅炉燃烧和发电厂内大型燃气轮机燃烧。有数据表明，在混烧30%氢气的情况下，每年可减少超过1.8万吨二氧化碳排放。

同时天然气管网掺氢也是解决碳排放和大规模氢能运输的重要手段。

天然气掺氢燃气管道输送系统主要由三部分组成，包括：采集管线、长输管线和城市管网。在长输管线的压缩机站中，将氢气掺入天然气中，混合气体通过长输管线输送至下游供终端用户使用，或在下游城市门站中将氢气分离提纯，获得的纯氢可输送给加氢站或供工业使用。

天然气掺氢技术可行性

我国天然气主产地集中于中西部及沿海地区，而消费地集中于东部及中部人口密集和经济发达地区，进口天然气主要来源于中亚、缅甸、俄罗斯等地，于新疆、云南、内蒙古、黑龙江等地入境。至2015年，我国天然气主干管道建设约10万km，城市天然气管道共43.46万km，已初步形成了“西气东输、海气登陆、就近供应”的供气格局。

目前我国天然气干线管道的输气压力为4～12MPa，材质一般为金属材料X60～X80和Ｒ245～Ｒ365等。在4MPa以上的工作压力下，氢气有可能渗入到管道中产生氢脆的影响，但我国城市管网的天然气输气压力一般低于4MPa，且若掺氢比例低于10%，氢气分压则小于1Mpa，这时的氢脆问题基本可以忽略。但为保证安全，可对干线管道进行氢脆、燃爆实验，以便更好地开展工作。

天然气掺氢安全问题

天然气的主要成分为甲烷，其与氢气的物理、化学和燃烧特性有很大差别。天然气掺混氢气后混合气体性质变化很大，主要表现为混合气体的爆炸范围增大，燃烧速度变快，最小点火能变低等。此外，氢气引起的管材氢损伤会导致管道机械性能改变，为安全输送埋下事故隐患。

掺氢管道面临的氢损伤问题包括：氢脆、氢致开裂、氢鼓泡等。其中氢脆危害最大，这是一种由机械、环境共同作用引起的一种损伤，是最早发现的氢损伤类型。