天然氣管道摻氫，顧名思義，是將可再生能源制備的“綠氫”與天然氣混合，通過天然氣管網(wǎng)輸送到用戶終端，改善天然氣品質(zhì)，實現(xiàn)節(jié)能降碳。天然氣管道摻氫的優(yōu)勢主要在于四個方面：第一，可實現(xiàn)高效低成本輸送大量氫氣；第二，作為輸氫管道，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉聪{（主要是風光發(fā)電的電解水制氫）；第三，因天然氣主要成分是甲烷，存在碳排放，摻氫后可降低天然氣利用過程的碳排放強度；第四，我國天然氣大量依賴進口，天然氣摻氫是燃氣資源的有效補充，能夠保障燃氣供應(yīng)安全。

那么，對于后續(xù)大規(guī)模利用天然氣摻氫，需要解決哪些具體的技術(shù)問題呢？我們主要從兩個維度開展分析：一方面是摻氫輸送技術(shù)可行性，另一方面是終端利用技術(shù)可行性。

一方面是摻氫輸送技術(shù)可行性，主要需要考慮摻氫后的天然氣物理性質(zhì)、材料的耐受程度以及輸送的工藝設(shè)備這三方面。從摻氫天然氣物理性質(zhì)上看，經(jīng)過學者研究分析，在摻氫體積比0~20%變化的情況下，隨著摻氫比例增加，摻氫天然氣的臨界溫度與臨界壓力逐漸降低，燃氣物理性質(zhì)的變化導致外界溫度壓力波動時，與原先設(shè)計的燃氣管道輸送時，會發(fā)生一些意料之外的問題，影響管道的耐受程度；而從管道的耐受程度上看，如果是金屬管道，摻氫后將引起“氫脆”，管道強度與受力改變，造成管道開裂，如果是非金屬管道，氫氣分子小，容易滲透，長期材料老化也會造成管道泄露失效；從輸送工藝設(shè)備上看，輸氣設(shè)備工藝中包括不同形式的流量計、調(diào)節(jié)閥、壓縮機、調(diào)壓器、儲氣庫、燃氣儲罐等，由于天然氣摻氫后，摻氫天然氣的物理性質(zhì)變化，導致原先調(diào)節(jié)好的輸氣工藝設(shè)備不再適用于摻氫天然氣輸送，進而引發(fā)諸多問題，還將涉及到工藝設(shè)備技術(shù)改造再投資。經(jīng)過一些研究表明，現(xiàn)階段對于城市燃氣管道，如果經(jīng)過較少改造，摻氫體積比在10%左右基本可行，但是對于長輸管道，由于管道帶有較高壓力，對材料的性質(zhì)與摻氫天然氣物理性質(zhì)適配性變化較大，需要針對具體技術(shù)情況詳細分析。

圖（1）摻氫輸送技術(shù)可行性

另一方面是摻氫天然氣終端利用技術(shù)可行性，主要是天然氣摻氫輸送至居民或商業(yè)用戶使用的燃氣灶、燃氣熱水器、燃氣壁掛爐是否會影響熱效率、碳排放這些方面。在燃氣灶、燃氣熱水器、與燃氣壁掛爐的燃燒方面，通過查閱資料，在摻氫比例達到20%（有些資料甚至是30%時），燃燒性能并未產(chǎn)生較大影響，也沒有出現(xiàn)脫火、回火等影響燃燒狀態(tài)的現(xiàn)象，由于氫氣更易燃燒，摻氫后的天然氣還能夠在一定限度內(nèi)提升熱效率（同等質(zhì)量情況下）；在污染物排放、碳排放方面，天然氣摻氫后，能夠有效減少氮氧化物排放（主要原因是含碳燃料不完全燃燒引起的）、降低碳排放（主要原因是天然氣摻氫后含碳量下降）。由上述分析可知，天然氣摻氫后的終端利用技術(shù)在天然氣摻氫比例研究范圍內(nèi)時，總體是可行的，重點需要關(guān)注的還是摻氫輸送技術(shù)可行性的問題。

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圖（2）摻氫天然氣終端利用技術(shù)可行

性總體上看，天然氣摻氫是利用現(xiàn)有基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)施，在后續(xù)實現(xiàn)氫氣大規(guī)模利用的一種技術(shù)利用方式，需要解決的技術(shù)問題主要在摻氫天然氣輸送技術(shù)上，從摻氫天然氣物理性質(zhì)的變化導致管道材料的適配性，進而影響工藝設(shè)備的適配性。解決這些實際技術(shù)問題后，摻氫天然氣作為清潔能源利用的一種技術(shù)方式，還是令人有諸多期待的！

來源:江蘇省能源研究會咨詢工作委員會 曾暨敏