純氫及摻氫天然氣輸送技術與管理

第1章　緒　論……………………（1）
　1．1　氫與低碳清潔能源……………………（1）
　1．2　氫能輸送技術現(xiàn)狀簡介……………………（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)外氫氣輸送管道簡介……………………（7）
　　1．3．1　國內(nèi)外純氫管道建設概況……………………（7）
　　1．3．2　國內(nèi)外摻氫天然氣管道建設概況……………………（10）
第2章　氫的物理化學性質……………………（13）
　2．1　氫的基本性質……………………（13）
　　2．1．1　氫的基本物理化學性質……………………（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　氣體的標準狀態(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　真實氣體狀態(tài)方程……………………（17）
　　2．3．3　氣體壓縮因子的計算……………………（27）
　　2．3．4　氫氣體積的換算……………………（27）
　2．4　摻氫天然氣的物理性質及其計算……………………（28）
　　2．4．1　摻氫天然氣的相對分子質量……………………（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　氣體的擴散系數(shù)……………………（30）
　　2．4．6　摻氫天然氣的虛擬臨界參數(shù)和對比參數(shù)……………………（31）
　2．5　摻氫天然氣的熱物性及其計算……………………（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……………………（37）
　　2．6．1　氣體的節(jié)流效應……………………（37）
　　2．6．2　節(jié)流效應系數(shù)的計算……………………（39）
　　2．6．3　摻氫對天然氣節(jié)流效應系數(shù)的影響……………………（40）
　習題……………………（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　氫氣的壓縮與儲氫容器……………………（46）
　　3．1．2　氫氣長管拖車……………………（47）
　　3．1．3　長管拖車定期檢驗……………………（49）
　　3．1．4　長管拖車安全使用與維護……………………（50）
　　3．1．5　高壓氫氣充裝站工藝設計……………………（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　有機液體氫化物的車船輸送……………………（60）
　　3．3．1　有機液體儲氫介質的儲放氫原理……………………（60）
　　3．3．2　有機液體儲氫介質加/脫氫工藝流程……………………（63）
　　3．3．3　有機液體氫化物輸送流程……………………（63）
　　3．3．4　有機液態(tài)氫化物輸送技術的問題……………………（64）
　3．4　固態(tài)氫的車船輸送……………………（65）
　　3．4．1　固態(tài)儲氫原理……………………（65）
　　3．4．2　固態(tài)氫的車船輸送技術特點……………………（66）
　3．5　氫能輸送方式的經(jīng)濟評價……………………（66）
　　3．5．1　長管拖車運氫成本測算……………………（66）
　　3．5．2　液氫槽車運輸成本測算……………………（68）
　　3．5．3　不同氫氣輸送方式比較……………………（69）
　習題……………………（70）
第4章　純氫與摻氫天然氣管道輸送……………………（71）
　4．1　氣體在管道中流動的基本方程……………………（71）
　　4．1．1　連續(xù)性方程……………………（71）
　　4．1．2　動量方程……………………（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算的基本假設……………………（72）
　4．2　純氫及摻氫管道的水力計算……………………（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)的計算……………………（75）
　　4．2．4　常用的輸氣公式……………………（78）
　4．3　管道基本參數(shù)對輸氣能力的影響……………………（80）
　　4．3．1　管道直徑對流量的影響……………………（80）
　　4．3．2　管道長度對流量的影響……………………（80）
　　4．3．3　輸氣溫度對流量的影響……………………（81）
　　4．3．4　起、終點壓力對流量的影響……………………（81）
　4．4　純氫及摻氫管道的熱力計算……………………（81）
　　4．4．1　輸氣管道的溫度計算……………………（82）
　　4．4．2　輸氣管道的平均溫度……………………（83）
　　4．4．3　總傳熱系數(shù)的計算……………………（83）
　　4．4．4　摻氫天然氣水合物的生成條件預測及防止措施……………………（85）
　4．5　純氫及摻氫管道數(shù)值仿真方法簡介……………………（86）
　習題……………………（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施……………………（92）
　　5．3．1　天然氣摻氫工藝……………………（92）
　　5．3．2　隨動流量摻氫裝置……………………（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）筑物與采暖通風……………………（98）
　　5．4．4　安全系統(tǒng)……………………（99）
　習題……………………（100）
第6章　摻氫天然氣輸氣站與管輸工況調(diào)節(jié)……………………（101）
　6．1　壓縮機的工作原理……………………（102）
　　6．1．1　活塞式壓縮機……………………（102）
　　6．1．2　離心式壓縮機……………………（102）
　　6．1．3　壓縮機的選型……………………（103）
　　6．1．4　壓縮機理論工況的計算……………………（104）
　　6．1．5　壓縮機實際運行工況的計算……………………（104）
　6．2　壓氣站的工作特性……………………（106）
　　6．2．1　離心壓縮機的特性曲線……………………（106）
　　6．2．2　離心壓縮機的喘振……………………（108）
　　6．2．3　離心壓縮機變工況的性能換算……………………（108）
　　6．2．4　摻氫對壓縮機性能的影響……………………（110）
　6．3　輸氣站的主要設備與工藝系統(tǒng)……………………（112）
　　6．3．1　壓縮機組的類型及特性……………………（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)壓設備適應性分析……………………（123）
　6．4　壓氣站與管路的聯(lián)合工作……………………（125）
　　6．4．1　一個壓氣站與管路的聯(lián)合工作……………………（125）
　　6．4．2　多個壓氣站與干線輸氣管的聯(lián)合工作……………………（128）
　6．5　輸氣管道運行工況分析與調(diào)節(jié)……………………（131）
　　6．5．1　首站進站壓力對沿線壓力的影響……………………（131）
　　6．5．2　末段管路的終點壓力對沿線壓力的影響……………………（133）
　　6．5．3　壓氣站或部分壓縮機組停運對工況的影響……………………（134）
　　6．5．4　定期分氣或集氣對工況的影響……………………（137）
　6．6　輸氣管道末段儲氣……………………（140）
　　6．6．1　輸氣管末段儲氣能力計算……………………（141）
　　6．6．2　末段儲氣的最優(yōu)長度……………………（143）
　　6．6．3　計算末段長度和管徑的方法……………………（144）
　　6．6．4　摻氫對末段儲氣的影響……………………（146）
　習題……………………（149）
第7章　摻氫天然氣城鎮(zhèn)輸配……………………（150）
　7．1　摻氫對燃氣熱值的影響……………………（150）
　7．2　摻氫對配氣的影響……………………（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　小時設計流量……………………（154）
　7．3　摻氫對燃氣輸配系統(tǒng)的影響……………………（155）
　　7．3．1　配氣管道及附件……………………（155）
　　7．3．2　計量器具……………………（156）
　　7．3．3　泄漏檢測……………………（156）
　　7．3．4　加臭劑……………………（156）
　7．4　管道內(nèi)燃氣流動的基本方程……………………（156）
　　7．4．1　非穩(wěn)態(tài)流動方程……………………（156）
　　7．4．2　穩(wěn)態(tài)流動方程……………………（158）
　　7．4．3　燃氣管道的水力摩阻系數(shù)……………………（159）
　7．5　燃氣管網(wǎng)的水力計算……………………（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　燃氣管網(wǎng)各段的計算流量……………………（161）
　　7．6．1　管網(wǎng)輸氣流量情況分類……………………（161）
　　7．6．2　管網(wǎng)途泄流量的計算……………………（162）
　　7．6．3　變流量管段的計算流量……………………（163）
　習題……………………（165）
參考文獻……………………（167）