純氫及摻氫天然氣輸送技術(shù)與管理

第1章　緒　論……………………（1）
　1．1　氫與低碳清潔能源……………………（1）
　1．2　氫能輸送技術(shù)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介……………………（3）
　　1．2．1　氣態(tài)輸送……………………（3）
　　1．2．2　液態(tài)輸送……………………（5）
　　1．2．3　有機(jī)液體輸送……………………（5）
　　1．2．4　固態(tài)輸送……………………（6）
　1．3　國內(nèi)外氫氣輸送管道簡(jiǎn)介……………………（7）
　　1．3．1　國內(nèi)外純氫管道建設(shè)概況……………………（7）
　　1．3．2　國內(nèi)外摻氫天然氣管道建設(shè)概況……………………（10）
第2章　氫的物理化學(xué)性質(zhì)……………………（13）
　2．1　氫的基本性質(zhì)……………………（13）
　　2．1．1　氫的基本物理化學(xué)性質(zhì)……………………（13）
　　2．1．2　工業(yè)用氫的分類及要求……………………（15）
　2．2　摻氫天然氣的組成及表示……………………（15）
　　2．2．1　摻氫天然氣的組成……………………（15）
　　2．2．2　氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)……………………（16）
　　2．2．3　摻氫天然氣組成的表示……………………（16）
　2．3　氣體的狀態(tài)方程……………………（17）
　　2．3．1　理想氣體狀態(tài)方程……………………（17）
　　2．3．2　真實(shí)氣體狀態(tài)方程……………………（17）
　　2．3．3　氣體壓縮因子的計(jì)算……………………（27）
　　2．3．4　氫氣體積的換算……………………（27）
　2．4　摻氫天然氣的物理性質(zhì)及其計(jì)算……………………（28）
　　2．4．1　摻氫天然氣的相對(duì)分子質(zhì)量……………………（28）
　　2．4．2　摻氫天然氣的密度……………………（28）
　　2．4．3　摻氫天然氣的黏度……………………（29）
　　2．4．4　摻氫天然氣的爆炸極限……………………（30）
　　2．4．5　氣體的擴(kuò)散系數(shù)……………………（30）
　　2．4．6　摻氫天然氣的虛擬臨界參數(shù)和對(duì)比參數(shù)……………………（31）
　2．5　摻氫天然氣的熱物性及其計(jì)算……………………（31）
　　2．5．1　摻氫天然氣的焓……………………（31）
　　2．5．2　摻氫天然氣的熵……………………（33）
　　2．5．3　摻氫天然氣的比熱容……………………（34）
　　2．5．4　摻氫天然氣的燃燒熱值……………………（36）
　2．6　氫氣和摻氫天然氣的節(jié)流效應(yīng)……………………（37）
　　2．6．1　氣體的節(jié)流效應(yīng)……………………（37）
　　2．6．2　節(jié)流效應(yīng)系數(shù)的計(jì)算……………………（39）
　　2．6．3　摻氫對(duì)天然氣節(jié)流效應(yīng)系數(shù)的影響……………………（40）
　習(xí)題……………………（44）
第3章　氫氣的車船輸送……………………（46）
　3．1　氣態(tài)氫的拖車輸送……………………（46）
　　3．1．1　氫氣的壓縮與儲(chǔ)氫容器……………………（46）
　　3．1．2　氫氣長(zhǎng)管拖車……………………（47）
　　3．1．3　長(zhǎng)管拖車定期檢驗(yàn)……………………（49）
　　3．1．4　長(zhǎng)管拖車安全使用與維護(hù)……………………（50）
　　3．1．5　高壓氫氣充裝站工藝設(shè)計(jì)……………………（50）
　3．2　液態(tài)氫的車船輸送……………………（53）
　　3．2．1　氫氣的液化……………………（53）
　　3．2．2　液態(tài)氫的輸送方式……………………（55）
　　3．2．3　液氫損耗機(jī)理……………………（56）
　　3．2．4　液氫槽車充裝工藝……………………（57）
　　3．2．5　液氫加注及排放系統(tǒng)的傳熱分析……………………（58）
　3．3　有機(jī)液體氫化物的車船輸送……………………（60）
　　3．3．1　有機(jī)液體儲(chǔ)氫介質(zhì)的儲(chǔ)放氫原理……………………（60）
　　3．3．2　有機(jī)液體儲(chǔ)氫介質(zhì)加/脫氫工藝流程……………………（63）
　　3．3．3　有機(jī)液體氫化物輸送流程……………………（63）
　　3．3．4　有機(jī)液態(tài)氫化物輸送技術(shù)的問題……………………（64）
　3．4　固態(tài)氫的車船輸送……………………（65）
　　3．4．1　固態(tài)儲(chǔ)氫原理……………………（65）
　　3．4．2　固態(tài)氫的車船輸送技術(shù)特點(diǎn)……………………（66）
　3．5　氫能輸送方式的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)……………………（66）
　　3．5．1　長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫成本測(cè)算……………………（66）
　　3．5．2　液氫槽車運(yùn)輸成本測(cè)算……………………（68）
　　3．5．3　不同氫氣輸送方式比較……………………（69）
　習(xí)題……………………（70）
第4章　純氫與摻氫天然氣管道輸送……………………（71）
　4．1　氣體在管道中流動(dòng)的基本方程……………………（71）
　　4．1．1　連續(xù)性方程……………………（71）
　　4．1．2　動(dòng)量方程……………………（71）
　　4．1．3　能量方程……………………（71）
　　4．1．4　純氫及摻氫管道水力和熱力計(jì)算的基本假設(shè)……………………（72）
　4．2　純氫及摻氫管道的水力計(jì)算……………………（72）
　　4．2．1　平坦地區(qū)輸氣管道的基本公式……………………（72）
　　4．2．2　起伏地區(qū)輸氣管道的基本公式……………………（73）
　　4．2．3　水力摩阻系數(shù)的計(jì)算……………………（75）
　　4．2．4　常用的輸氣公式……………………（78）
　4．3　管道基本參數(shù)對(duì)輸氣能力的影響……………………（80）
　　4．3．1　管道直徑對(duì)流量的影響……………………（80）
　　4．3．2　管道長(zhǎng)度對(duì)流量的影響……………………（80）
　　4．3．3　輸氣溫度對(duì)流量的影響……………………（81）
　　4．3．4　起、終點(diǎn)壓力對(duì)流量的影響……………………（81）
　4．4　純氫及摻氫管道的熱力計(jì)算……………………（81）
　　4．4．1　輸氣管道的溫度計(jì)算……………………（82）
　　4．4．2　輸氣管道的平均溫度……………………（83）
　　4．4．3　總傳熱系數(shù)的計(jì)算……………………（83）
　　4．4．4　摻氫天然氣水合物的生成條件預(yù)測(cè)及防止措施……………………（85）
　4．5　純氫及摻氫管道數(shù)值仿真方法簡(jiǎn)介……………………（86）
　習(xí)題……………………（86）
第5章　天然氣摻氫混氣站……………………（88）
　5．1　天然氣摻氫混氣站簡(jiǎn)介……………………（88）
　　5．1．1　基本概念……………………（88）
　　5．1．2　基本規(guī)定……………………（89）
　5．2　天然氣摻氫混氣站選址及平面布置……………………（89）
　　5．2．1　站址選擇……………………（89）
　　5．2．2　站內(nèi)布置……………………（90）
　5．3　天然氣摻氫混氣站工藝及設(shè)施……………………（92）
　　5．3．1　天然氣摻氫工藝……………………（92）
　　5．3．2　隨動(dòng)流量摻氫裝置……………………（94）
　5．4　天然氣摻氫混氣站的水電暖及安全設(shè)置……………………（96）
　　5．4．1　消防與給水排水……………………（96）
　　5．4．2　電氣、儀表與自控……………………（97）
　　5．4．3　建（構(gòu)）筑物與采暖通風(fēng)……………………（98）
　　5．4．4　安全系統(tǒng)……………………（99）
　習(xí)題……………………（100）
第6章　摻氫天然氣輸氣站與管輸工況調(diào)節(jié)……………………（101）
　6．1　壓縮機(jī)的工作原理……………………（102）
　　6．1．1　活塞式壓縮機(jī)……………………（102）
　　6．1．2　離心式壓縮機(jī)……………………（102）
　　6．1．3　壓縮機(jī)的選型……………………（103）
　　6．1．4　壓縮機(jī)理論工況的計(jì)算……………………（104）
　　6．1．5　壓縮機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況的計(jì)算……………………（104）
　6．2　壓氣站的工作特性……………………（106）
　　6．2．1　離心壓縮機(jī)的特性曲線……………………（106）
　　6．2．2　離心壓縮機(jī)的喘振……………………（108）
　　6．2．3　離心壓縮機(jī)變工況的性能換算……………………（108）
　　6．2．4　摻氫對(duì)壓縮機(jī)性能的影響……………………（110）
　6．3　輸氣站的主要設(shè)備與工藝系統(tǒng)……………………（112）
　　6．3．1　壓縮機(jī)組的類型及特性……………………（112）
　　6．3．2　壓氣站天然氣冷卻系統(tǒng)……………………（113）
　　6．3．3　摻氫天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)……………………（113）
　　6．3．4　清管系統(tǒng)……………………（117）
　　6．3．5　閥門……………………（119）
　　6．3．6　摻氫調(diào)壓設(shè)備適應(yīng)性分析……………………（123）
　6．4　壓氣站與管路的聯(lián)合工作……………………（125）
　　6．4．1　一個(gè)壓氣站與管路的聯(lián)合工作……………………（125）
　　6．4．2　多個(gè)壓氣站與干線輸氣管的聯(lián)合工作……………………（128）
　6．5　輸氣管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)……………………（131）
　　6．5．1　首站進(jìn)站壓力對(duì)沿線壓力的影響……………………（131）
　　6．5．2　末段管路的終點(diǎn)壓力對(duì)沿線壓力的影響……………………（133）
　　6．5．3　壓氣站或部分壓縮機(jī)組停運(yùn)對(duì)工況的影響……………………（134）
　　6．5．4　定期分氣或集氣對(duì)工況的影響……………………（137）
　6．6　輸氣管道末段儲(chǔ)氣……………………（140）
　　6．6．1　輸氣管末段儲(chǔ)氣能力計(jì)算……………………（141）
　　6．6．2　末段儲(chǔ)氣的最優(yōu)長(zhǎng)度……………………（143）
　　6．6．3　計(jì)算末段長(zhǎng)度和管徑的方法……………………（144）
　　6．6．4　摻氫對(duì)末段儲(chǔ)氣的影響……………………（146）
　習(xí)題……………………（149）
第7章　摻氫天然氣城鎮(zhèn)輸配……………………（150）
　7．1　摻氫對(duì)燃?xì)鉄嶂档挠绊?hellip;…………………（150）
　7．2　摻氫對(duì)配氣的影響……………………（151）
　　7．2．1　管網(wǎng)類型……………………（151）
　　7．2．2　城市配氣管網(wǎng)系統(tǒng)……………………（152）
　　7．2．3　城市配氣管網(wǎng)摻氫……………………（154）
　　7．2．4　小時(shí)設(shè)計(jì)流量……………………（154）
　7．3　摻氫對(duì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的影響……………………（155）
　　7．3．1　配氣管道及附件……………………（155）
　　7．3．2　計(jì)量器具……………………（156）
　　7．3．3　泄漏檢測(cè)……………………（156）
　　7．3．4　加臭劑……………………（156）
　7．4　管道內(nèi)燃?xì)饬鲃?dòng)的基本方程……………………（156）
　　7．4．1　非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)方程……………………（156）
　　7．4．2　穩(wěn)態(tài)流動(dòng)方程……………………（158）
　　7．4．3　燃?xì)夤艿赖乃δψ柘禂?shù)……………………（159）
　7．5　燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力計(jì)算……………………（160）
　　7．5．1　不同壓力管道水力基本公式……………………（160）
　　7．5．2　高差和局部阻力……………………（160）
　　7．5．3　管網(wǎng)的允許壓降……………………（160）
　7．6　燃?xì)夤芫W(wǎng)各段的計(jì)算流量……………………（161）
　　7．6．1　管網(wǎng)輸氣流量情況分類……………………（161）
　　7．6．2　管網(wǎng)途泄流量的計(jì)算……………………（162）
　　7．6．3　變流量管段的計(jì)算流量……………………（163）
　習(xí)題……………………（165）
參考文獻(xiàn)……………………（167）