一、 天然氣摻氫技術簡介
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天然氣中，形成一種新型低碳混合燃料的技術。隨著全球能源結構向綠色低碳轉型，天然氣摻氫成為氫能利用的重要途徑之一，既能發揮氫能的清潔優勢，又能利用現有天然氣基礎設施，降低能源轉型成本。
天然氣摻氫技術作為氫能與天然氣融合發展的紐帶，是助力我國“雙碳”目標的有效途徑之一。從2005年起，在世界多個國家及地區均有實際應用。
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. 對超聲流量計的影響
高聲速氣體對超聲流量計的影響有以下幾點：
- 更短的傳播時間——縮短的時間差，對絕對時間測量的挑戰
- 更高的壓力進一步增加了聲速
- 更寬的聲波瓣——外側聲道受管壁反射影響，各種信號之間的差異不明顯
- 小口徑流量計受到的影響更為嚴重
二、解決方案與產品簡介
氫氣作為清潔能源并不陌生，在氫氣過程測量領域，恩德斯豪斯科技的超聲流量計已積累近20年的經驗。面對高聲速氣體的測量挑戰，我們有以下解決方案：
1. 解決方案
我們以應用較廣，測量難度較高的純氫為例：
- 更多地采用兩聲道設計(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
- 信號算法的調整——特殊的算法設置以處理因管壁反射而導致緊鄰/重疊的信號，更短的聲波脈沖
2. FLOWSIC600系列
作為上一代成功產品的繼任者，FLOWSIC600-XT氣體超聲流量計為此領域樹立了新的標準。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，以滿足所有的單機或系統現場應用需求。除了可以滿足OIML R137中關于Class 1等級要求之外，同時還滿足Class 0.5級和AGA No.9報告中的要求。
產品優勢
- 長期穩定，測量可靠
- 應用范圍廣
- 不受嘈雜環境影響
- 惡劣工況下性能可靠
- 通過聲速測量進行恒定氣體成分監測
- 通過智能自診斷減少維護
應用領域
- 天然氣貿易計量
- 氣體傳輸和儲存
- LNG到岸或離岸應用
- 測量高達30%的摻氫天然氣
- 工業氣體計量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、 應用案例分享
2023年底投產運行的包頭-臨河輸氣管道工程是國內首條具備摻氫輸送能力的長距離高壓管道項目，該項目建成管線實際全長約 249 公里，管徑D457mm，設計壓力 6.3 兆帕，管道年設計輸氣能力3.93億立方米，增壓后可實現20億立方米/年。管道的投產運行對內蒙古自治區氫能消納和建設自治區清潔能源供應基地產業起著重要的推動作用，也是積極響應國家“雙碳”戰略，推進清潔能源利用的重要代表。
在包頭-臨河管線上，也有FLOWSIC600超聲流量計的身影。FLOWSIC600超聲流量計在該項目中承擔了關鍵的計量任務，可精準測量摻氫天然氣的體積流量，測量精度達±0.5%，完全滿足高壓管道的計量需求。其獨特的自適應算法能自動補償氫氣混合帶來的聲速變化，確保在不同摻氫比例（0-20%）下的測量穩定性。FLOWSIC600還具備出色的抗干擾能力，可適應6.3MPa的高壓環境和復雜工況，為這條年輸氣能力達20億立方米的能源動脈提供可靠的數據支撐。該設備的成功應用，不僅保障了摻氫天然氣的貿易計量，更為我國未來氫能管網的流量測量積累了寶貴經驗。
