一、 天然气掺氢技术简介
天然气掺氢（Hydrogen-blended Natural Gas, HBNG）是指将氢气按一定比例混合到传统天然气中，形成一种新型低碳混合燃料的技术。随着全球能源结构向绿色低碳转型，天然气掺氢成为氢能利用的重要途径之一，既能发挥氢能的清洁优势，又能利用现有天然气基础设施，降低能源转型成本。
天然气掺氢技术作为氢能与天然气融合发展的纽带，是助力我国“双碳”目标的有效途径之一。从2005年起，在世界多个国家及地区均有实际应用。
1. 高声速气体
掺氢天然气属于高声速气体（声速>600m/s），典型的高声速气体组分有：纯氢气，纯氦气，高氢气含量混合气，压力大于250bar的天然气等。
2. 对超声流量计的影响
高声速气体对超声流量计的影响有以下几点：
- 更短的传播时间——缩短的时间差，对绝对时间测量的挑战
- 更高的压力进一步增加了声速
- 更宽的声波瓣——外侧声道受管壁反射影响，各种信号之间的差异不明显
- 小口径流量计受到的影响更为严重
二、解决方案与产品简介
氢气作为清洁能源并不陌生，在氢气过程测量领域，恩德斯豪斯科技的超声流量计已积累近20年的经验。面对高声速气体的测量挑战，我们有以下解决方案：
1. 解决方案
我们以应用较广，测量难度较高的纯氢为例：
- 更多地采用两声道设计(2P&2X)
- 大口径可配置四声道（高精度）
- 高频探头——200KHz或300kHz工作频率探头提高信噪比
- 信号算法的调整——特殊的算法设置以处理因管壁反射而导致紧邻/重叠的信号，更短的声波脉冲
2. FLOWSIC600系列
作为上一代成功产品的继任者，FLOWSIC600-XT气体超声流量计为此领域树立了新的标准。FLOWSIC600-XT有4声道，4+1声道，4+4声道和8声道等声道型式可供选择，以满足所有的单机或系统现场应用需求。除了可以满足OIML R137中关于Class 1等级要求之外，同时还满足Class 0.5级和AGA No.9报告中的要求。
产品优势
- 长期稳定，测量可靠
- 应用范围广
- 不受嘈杂环境影响
- 恶劣工况下性能可靠
- 通过声速测量进行恒定气体成分监测
- 通过智能自诊断减少维护
应用领域
- 天然气贸易计量
- 气体传输和储存
- LNG到岸或离岸应用
- 测量高达30%的掺氢天然气
- 工业气体计量CO2，H2，N2，O2，NH3，乙烯，氦气，氩气
- 适用于H2S含量较高的气体，如酸性气体或沼气
三、 应用案例分享
2023年底投产运行的包头-临河输气管道工程是国内首条具备掺氢输送能力的长距离高压管道项目，该项目建成管线实际全长约 249 公里，管径D457mm，设计压力 6.3 兆帕，管道年设计输气能力3.93亿立方米，增压后可实现20亿立方米/年。管道的投产运行对内蒙古自治区氢能消纳和建设自治区清洁能源供应基地产业起着重要的推动作用，也是积极响应国家“双碳”战略，推进清洁能源利用的重要代表。
在包头-临河管线上，也有FLOWSIC600超声流量计的身影。FLOWSIC600超声流量计在该项目中承担了关键的计量任务，可精准测量掺氢天然气的体积流量，测量精度达±0.5%，完全满足高压管道的计量需求。其独特的自适应算法能自动补偿氢气混合带来的声速变化，确保在不同掺氢比例（0-20%）下的测量稳定性。FLOWSIC600还具备出色的抗干扰能力，可适应6.3MPa的高压环境和复杂工况，为这条年输气能力达20亿立方米的能源动脉提供可靠的数据支撑。该设备的成功应用，不仅保障了掺氢天然气的贸易计量，更为我国未来氢能管网的流量测量积累了宝贵经验。
