天然气掺氢关键技术及应用
1.本书紧扣国家战略，破解产业痛点。在“双碳”目标引领下，氢能如何高效、低成本地融入现有能源体系是核心难题。本书直击氢能“制、储、输、用”全链条成本高昂的行业痛点，创新性地提出以现有百万公里天然气管网为载体，利用掺氢天然气技术储存、输送氢气，将清洁高效的氢气从传统化工产业和新兴交通行业应用，拓展到发展前景更加广阔的城镇综合供能领域。这不仅是技术的革新，更是充分利用巨量存量资产、实现氢能规模化社会应用的战略性务实路径，为城镇燃气行业绿色转型与氢能产业破局发展提供了全新的技术路线和整套解决方案。 2.系统构建天然气掺氢“基础理论—制备掺混—管网输送—终端应用—能源管理—安全经济”全产业链技术体系。本书内容源于国家“十四五”重点研发计划项目成果，结合国内外大量示范工程案例，从氢气对管材的相容性影响到终端燃烧器的适应性改造，层层剖析，为工程实践提供了从实验室到产业化的完整技术地图和科学数据支撑，对氢气、燃气行业以及相关从业者具有较高的学习和参考价值。 3.立足科学研究、技术验证和工程实践，赋能行业转型。本书主要作者是国家重点研发计划“氢进万家”项目二期、三期的项目、课题负责人，书中内容系统介绍了项目近期新科学研究成果、技术验证分析和工程示范案例，许多成果、数据都是首次披露。无论是燃气企业评估掺氢可行性、设备厂商研发改造适配产品，还是政策制定者规划产业布局、管理机构谋划行业管理，都能从中找到有益参考。 4.前瞻性与实用性兼备，连接现在与未来的绿色桥梁。本书不仅详解了当下亟须解决的技术挑战，更前瞻性地勾勒了在碳税等政策预期下的未来商业模式与产业生态。它清晰地表明，天然气掺氢技术是连接传统化石能源与未来氢能社会的最现实、最经济的“过渡桥梁”，是解决氢气生产侧与需求侧匹配难题的“蓄水池”，是保障氢能产业健康发展的有效方案。
目录
●序
前言
第1章 掺氢天然气概述1
1.1 掺氢天然气技术背景与国内外研究现状1
1.1.1 技术背景2
1.1.2 国内外研究现状4
1.2 掺氢天然气物理化学与燃烧性质5
1.3 掺氢天然气相关标准法规7
1.3.1 天然气掺氢标准法规体系现状7
1.3.2 国内外天然气掺氢技术标准进展11
第2章 氢气制备及与天然气的混合技术14
2.1 氢气的制备与存储技术14
2.1.1 氢气的制备技术14
2.1.2 氢气的存储技术19
2.1.3 氢气的应用22
2.1.4 氢气的运输—天然气管道掺氢输送23
2.2 氢气与天然气的混合控制技术24
2.2.1 天然气掺氢技术简介24
2.2.2 天然气掺氢的应用场景28
2.2.3 混氢工艺31
2.3 氢气与天然气的掺混装备36
2.3.1 核心部件静态混合器的设计与优化36
2.3.2 混氢系统主要设备37
第3章 掺氢天然气管网输送技术48
3.1 既有天然气管道输送掺氢天然气的适应性研究48
3.1.1 发展既有天然气管道掺氢输送技术的必要性48
3.1.2 天然气管道掺氢输送技术适应性50
3.2 典型空间掺氢天然气泄漏扩散规律59
3.2.1 天然气掺氢对各类场所燃气泄漏扩散浓度分布的影响59
3.2.2 掺氢天然气泄漏扩散的影响因素分析65
3.3 掺氢天然气管网泄漏监测检测技术72
3.3.1 掺氢天然气管网泄漏检测装置72
3.3.2 传统天然气泄漏检测装置75
3.3.3 掺氢天然气泄漏处理措施79
第4章 掺氢天然气终端应用技术80
4.1 掺氢天然气燃烧理论与数值模拟80
4.1.1 掺氢天然气燃烧理论80
4.1.2 燃烧器的数值模拟82
4.2 既有天然气器具燃用掺氢天然气的适应性研究88
4.2.1 民用燃气灶掺氢适应评价89
4.2.2 工业终端用户用气设备现状92
4.2.3 工业终端用户用气设备掺氢适应评价93
4.2.4 既有天然气器具燃用掺氢天然气的适应性评价102
4.3 天然气器具掺氢运行的适应性提升方法103
4.3.1 民用燃气灶103
4.3.2 工业燃烧器105
第5章 含掺氢天然气综合能源系统能量管理技术109
5.1 含掺氢天然气综合能源系统优化设计109
5.1.1 含掺氢天然气综合能源系统模型构建110
5.1.2 含掺氢天然气综合能源系统协同规划设计117
5.2 含掺氢天然气综合能源系统优化运行技术125
5.2.1 含掺氢天然气综合能源系统氢-电-热负荷预测125
5.2.2 含掺氢天然气综合能源系统协同优化运行130
第6章 掺氢天然气的安全、环境与经济132
6.1 掺氢天然气的安全性影响132
6.1.1 受限空间掺氢天然气泄漏扩散特性135
6.1.2 掺氢天然气火灾危险性分析135
6.1.3 掺氢天然气燃爆风险与受限空间耦合效应136
6.1.4 安全防控与应急技术体系构建136
6.1.5 研究结论与展望137
6.2 掺氢天然气的环境影响138
6.2.1 碳减排效益的路径冲突与技术进步140
6.2.2 氢逃逸的气候放大效应与泄漏控制140
6.2.3 生态系统扰动与材料相容性风险141
6.2.4 多目标协同优化与政策规制141
6.3 掺氢天然气的经济可行性 142
6.3.1 长输管网掺氢经济可行性分析142
6.3.2 城燃管网掺氢经济可行性分析147
6.3.3 点供用户掺氢经济可行性分析152
6.3.4 小结156
第7章 掺氢天然气的技术挑战与未来展望158
7.1 掺氢天然气的技术挑战158
7.1.1 天然气管道掺氢输送的挑战159
7.1.2 天然气掺氢混合控制挑战161
7.1.3 天然气掺氢泄漏安全挑战162
7.2 掺氢天然气的未来展望164
7.2.1 天然气掺氢的应用场景164
7.2.2 发展掺氢天然气的意义165
7.2.3 掺混、运输及用户展望170
附录 常用缩写词173
参考文献 174
内容介绍
本书围绕“双碳”目标背景下氢能与天然气融合发展的前沿课题，系统阐述了天然气掺氢技术的全产业链关键技术、应用场景及未来挑战。全书从基础理论、氢气制备、掺混技术、管网输送、终端应用、能源管理到安全经济性分析，构建了完整的技术体系，并结合国内外示范项目，为清洁能源转型提供科学路径。全书系统梳理了掺氢天然气在生产、储运与终端利用中的关键技术要点，揭示了天然气掺氢后对管道完整性和终端燃烧器适应性的深层逻辑，以及氢逃逸对大气环境的潜在影响，并通过大量案例解析与数据分析，逐一说明不同行业在应用掺氢天然气时所面临的技术挑战与经济效益，最后结合碳税等政策预期勾勒未来产业布局和商业模式演变。
本书适用于从事城镇燃气、天然气以及氢气生产、运输、销售领域相关工作的专业人士，包括城镇燃气经营企业、天然气和氢气贸易商、生产氢气的化工企业和新能源企业、危化品运输企业专业技术人员，以及从事天然气、氢气相关设备......
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