一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置的制作方法

本发明属于燃气输送可再生能源利用，具体涉及一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置。

背景技术：

1、氢作为绿色能源载体，可与风、光、生物质等多种可再生能源发电耦合，氢能资源的应用广泛，可用于石化产品炼制、钢铁冶炼、清洁燃料发电等方面。天然气掺氢技术是将一定体积比例的氢气掺入天然气中形成掺氢天然气，可以通过现有天然气管道进行输送，将氢气掺入天然气中，不仅可以提高混合气体的燃烧效率，减少二氧化碳等有害气体的排放，还可以提高氢气的消纳能力，增加能源供应稳定性，降低能源成本。

2、申请号202210820809 .3专利公开了天然气掺氢系统，具体公开了该天然气掺氢系统包括：天然气输送管路、氢气输送管路、天然气掺氢装置和掺氢控制装置；所述天然气输送管路包括第一输气管道、第一调压器和第一流量计，所述第一输气管道的第二端与所述天然气掺氢装置连接；所述氢气输送管路包括第二输气管道、第二调压器、第二流量计和流量调节阀，所述第二输气管道的第二端与所述天然气掺氢装置连接；所述第一调压器、所述第一流量计、所述第二调压器、所述第二流量计、所述流量调节阀和所述天然气掺氢装置均与所述掺氢控制装置信号连接。

3、上述专利将天然气与氢气分别通过管路通入到天然气掺氢装置中进行掺混，得到混合气体，且在混合前，分别对天然气和氢气进行调压和调流处理，并通过相应的调压设备和调流设备将结果传输给掺氢控制装置，掺氢控制装置根据天然气和氢气的通入情况调节流量调节阀，对氢气的通入量进行调节，以使通入氢气的体积分数与通入天然气的体积分数成预设比例。

4、由于氢气和天然气的性质差异较大，尤其在燃烧性能上，若掺氢体积比超出范围，则可能给整个输气系统及下游设备带来安全风险，上述专利仅仅使用流量调节阀对通入的氢气流量进行调节，控制天然气与氢气的体积分数成预设比例，若流量调节阀出现故障，则无法对通入的氢气流量进行调节，可能给整个输气系统及下游设备带来安全风险。

5、为此，本发明要解决的技术问题为：上述专利仅仅使用流量调节阀对通入的氢气流量进行调节，控制天然气与氢气的体积分数成预设比例，若流量调节阀出现故障，则无法对通入的氢气流量进行调节，可能给整个输气系统及下游设备带来安全风险。

技术实现思路

1、为解决上述专利仅仅使用流量调节阀对通入的氢气流量进行调节，控制天然气与氢气的体积分数成预设比例，若流量调节阀出现故障，则无法对通入的氢气流量进行调节，可能给整个输气系统及下游设备带来安全风险的技术问题，本发明提供一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置。

2、具体方案如下：

3、一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，包括掺氢天然气燃料混合装置和气体浓度检测装置；

4、所述掺氢天然气燃料混合装置包括天然气调节阀和氢气调节阀，所述天然气调节阀和氢气调节阀的输入均通过管道连接dcs系统的输出，且天然气调节阀和氢气调节阀的输出均通过管道连接混气罐的输入；所述混气罐的输出通过管道连接混流阀的输入，所述混流阀的输入还通过管道连接dcs系统的输出；

5、所述气体浓度检测装置包括取样装置和样气处理装置，所述取样装置的输入通过管道连接混流阀的输出，取样装置的输出连接取样管的一端，取样管的另一端连接样气处理装置的输入；所述样气处理装置的输出通过管道连接dcs系统的输入。

6、所述天然气调节阀设置在天然气输气模块与混气罐之间，所述天然气输气模块连接天然气输气管道；所述氢气调节阀设置在氢气输气模块与混气罐之间，所述氢气输气模块连接氢气输气管道。

7、所述取样装置的输出还通过管道连接燃气轮机的输入。

8、所述取样装置包括取样装置管段，取样装置管段的两端通过连接法兰连接掺氢燃料气进气管道，取样装置管段上设置有取样探头，所述取样探头包括第一取样探头、第二取样探头和第三取样探头，所述第一取样探头可拆卸连接第一取样管，所述第二取样探头可拆卸连接第二取样管，所述第三取样探头可拆卸连接第二取样管。

9、所述第一取样探头端部设置在掺氢燃料气进气管道管壁位置处，所述第二取样探头端部设置在掺氢燃料气进气管道/管内径处，所述第三取样探头端部设置在掺氢燃料气进气管道管中心位置处，相邻两个探头之间的间隔为100mm，且相邻两个探头之间夹角为120°。

10、所述气体浓度检测装置还包括样气处理装置，所述样气处理装置包括样气预处理装置，所述样气预处理装置包括隔离阀，所述隔离阀连接单向阀，所述单向阀连接过滤减压阀，所述过滤减压阀连接压力表，所述压力表连接样气分析装置，所述样气分析装置连接dcs系统，且样气分析装置上设有废气放散管。

11、所述样气预处理装置设置有三套，三套样气预处理装置分别连接对应的取样探头，

12、第一取样探头通过第一取样管连接第一隔离阀，所述第一隔离阀连接第一单向阀，所述第一单向阀连接第一过滤减压阀，所述第一过滤减压阀连接第一压力表，所述第一压力表连接至样气分析装置；

13、第二取样探头通过第二取样管连接第二隔离阀，所述第二隔离阀连接第二单向阀，所述第二单向阀连接第二过滤减压阀，所述第二过滤减压阀连接第二压力表，所述第二压力表连接至样气分析装置；

14、第三取样探头通过第三取样管连接第三隔离阀，所述第三隔离阀连接第三单向阀，所述第三单向阀连接第三过滤减压阀，所述第第三过滤减压阀连接第三压力表，所述第三压力表连接至样气分析装置。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明通过气体浓度检测装置对气体浓度及分布均匀性进行实时检测，动态调整天然气和氢气的混合比例和均匀性，即对混合后的气体进行取样，并对取样的混合气体进行分析，通过取样分析装置分析混合气体的组分，以及天然气和氢气的浓度，将分析结果传输给dcs系统，dcs系统根据分析结果与预设值进行对比判断，控制天然气调节阀的开度调节天然气的流量、控制氢气调节阀的开度调节氢气的流量、控制混流阀转速调节天然气和氢气的混合均匀度，通过多个设备进行调节，使得天然气和氢气的混合比例到预设要求，即使其中一个设备出现故障，仍然可以调节，避免由于调节设备故障无法调节而对下游造成安全风险。

技术特征：

1.一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：包括掺氢天然气燃料混合装置和气体浓度检测装置；

2.根据权利要求1所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述天然气调节阀（1）设置在天然气输气模块（11）与混气罐（3）之间，所述天然气输气模块（11）连接天然气输气管道（12）；所述氢气调节阀（2）设置在氢气输气模块（21）与混气罐（3）之间，所述氢气输气模块（21）连接氢气输气管道（22）。

3.根据权利要求1所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述取样装置（5）的输出还通过管道连接燃气轮机（9）的输入。

4.根据权利要求1所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述取样装置（5）包括取样装置管段（52），取样装置管段（52）的两端通过连接法兰（51）连接掺氢燃料气进气管道，取样装置管段（52）上设置有取样探头（53），所述取样探头（53）包括第一取样探头（531）、第二取样探头（532）和第三取样探头（533），所述第一取样探头（531）可拆卸连接第一取样管（71），所述第二取样探头（532）可拆卸连接第二取样管（72），所述第三取样探头（533）可拆卸连接第二取样管（73）。

5.根据权利要求4所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述第一取样探头（531）端部设置在掺氢燃料气进气管道管壁位置处，所述第二取样探头（532）端部设置在掺氢燃料气进气管道1/2管内径处，所述第三取样探头（533）端部设置在掺氢燃料气进气管道管中心位置处，相邻两个探头之间的间隔为100mm，且相邻两个探头之间夹角为120°。

6.根据权利要求1所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述样气处理装置（6）包括样气预处理装置，所述样气预处理装置包括隔离阀，所述隔离阀连接单向阀，所述单向阀连接过滤减压阀，所述过滤减压阀连接压力表，所述压力表连接样气分析装置（65），所述样气分析装置（65）连接dcs系统（8），且样气分析装置（65）上设有废气放散管（66）。

7.根据权利要求6所述的燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，其特征在于：所述样气预处理装置设置有三套，三套样气预处理装置分别连接对应的取样探头（53），

技术总结一种燃机电厂掺氢管道气体浓度检测装置，包括掺氢天然气燃料混合装置和气体浓度检测装置；掺氢天然气燃料混合装置包括天然气调节阀和氢气调节阀，天然气调节阀和氢气调节阀的输入均连接DCS系统的输出，天然气调节阀和氢气调节阀的输出均连接混气罐的输入；混气罐的输出连接混流阀的输入，混流阀的输入还连接DCS系统的输出；气体浓度检测装置包括取样装置和样气处理装置，取样装置的输入连接混流阀的输出，取样装置的输出连接取样管，取样管还连接样气处理装置的输入；样气处理装置的输出连接DCS系统的输入；DCS系统根据样气分析结果控制天然气调节阀、氢气调节阀、混流阀转速多个设备进行调节，即使其中一个设备出现故障，仍然可以调节。技术研发人员：王晨爽,丁斌斌,石天庆,上官高峰,贾天翔,刘亚伟,李东伟,徐燚斌,于舸,荆培,吴迪,吴娇龙受保护的技术使用者：华电郑州机械设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18