中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：天然氣摻氫相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在2000年之后開始被深入研究。據(jù)IEA數(shù)據(jù)，全球開展了近40個(gè)摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)應(yīng)用示范項(xiàng)目，研究了天然氣管道系統(tǒng)中摻入不同比例氫氣后輸送以及終端應(yīng)用等的安全性。盡管摻氫天然氣管道輸送示范項(xiàng)目較多，國(guó)際上對(duì)于天然氣管道系統(tǒng)中可摻氫比例仍未形成一致結(jié)論。
各國(guó)/地區(qū)天然氣管道內(nèi)最高氫體積分?jǐn)?shù)限制
IEA數(shù)據(jù)顯示，2020年全球天然氣摻氫的規(guī)模從2013年的500噸增加到3500噸，增長(zhǎng)了7倍。所有正在推進(jìn)的天然氣摻氫項(xiàng)目都能落地，2030年，其規(guī)模將可能增加700多倍，氫氣總摻入量將大于200萬噸。若需要達(dá)到2030年全球凈零排放的要求，氫氣總摻入了需要可以達(dá)到5300萬噸。巨大的需求缺口，表明天然氣摻氫市場(chǎng)前景可觀。
國(guó)際天然氣管網(wǎng)摻氫情況及預(yù)估 來源：IEA
在實(shí)際應(yīng)用中，天然氣摻氫的討論與項(xiàng)目集中在天然氣管網(wǎng)摻氫中，用以解決氫氣運(yùn)輸成本高的問題。在下游應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)積極探索了HCNG汽車、摻氫天然氣發(fā)電、天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)、民用摻氫天然氣等應(yīng)用，其中又以“氫進(jìn)萬家”為代表的民用天然氣摻氫最受關(guān)注。由于管道運(yùn)輸和民用領(lǐng)域?qū)τ诎踩珕栴}敏感，項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證周期長(zhǎng)，因此天然氣摻氫一直處于示范的階段，而且規(guī)模有限，商業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)緩慢。
（一）國(guó)外典型天然氣管道摻氫項(xiàng)目案例
歐盟NaturalHy 項(xiàng)目。為了評(píng)估摻氫對(duì)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)的影響，39 個(gè)歐盟合作單位2004至2009年大范圍實(shí)驗(yàn)研究了工業(yè)用和家用加氫天然氣的氣體溢出和爆炸行為，評(píng)估了加氫量的影響。摻氫天然氣比從100%、70%、50%至 20%進(jìn)行了管道斷裂韌性和安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究。實(shí)驗(yàn)表明：從產(chǎn)生氣體積聚的本性來看，HCNG建筑內(nèi)的溢出特性和天然氣類似。但是，氣體的濃度和聚集的體積隨著氫氣的添加而增加，不過50%內(nèi)的增加值很輕微；室內(nèi)爆炸的嚴(yán)重性會(huì)隨著氫氣的增加而加重，但是對(duì)于 20%的HCNG來說危害的加重微乎其微。
NaturalHy概念圖
英國(guó)Hy Deploy示范項(xiàng)目2020年1月正式投入運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目包括試驗(yàn)研究和示范工作兩個(gè)階段。前期試驗(yàn)研究工作表明，在摻氫比例為20%的摻氫天然氣條件下，家用燃?xì)庥镁吆团渌凸艿朗褂眯阅芰己茫F(xiàn)有氣體探測(cè)器易受氫氣干擾無法保證測(cè)量準(zhǔn)確度，需另開發(fā)新型可在摻氫天然氣環(huán)境下工作的氣體探測(cè)器。示范階段向基爾大學(xué)專用天然氣管網(wǎng)和英國(guó)北部天然氣管網(wǎng)注入20%比例的氫氣，為100戶家庭和30棟教學(xué)樓提供摻氫天然氣。測(cè)試表明，所測(cè)試的各種家用電器都能在氫氣濃度高達(dá)28.4 %的情況下安全運(yùn)行。全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用20 %氫氣混合物可減少的碳排放量相當(dāng)于減少了250萬輛汽車行駛。
Hy Deploy 項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程圖
荷蘭Ameland項(xiàng)目于2008至2011年開展了有關(guān)將風(fēng)電制氫摻入當(dāng)?shù)靥烊粴夤芫W(wǎng)的研究，其中2010年年平均氫氣摻入體積分?jǐn)?shù)達(dá)到12%。
德國(guó)Falkenhagen 2MW電轉(zhuǎn)氫能示范電廠于2013年完全服役，制取的氫氣被直接送入天然氣管線。法國(guó)環(huán)境與能源控制署(ADEME)贊助的“GRHYD”項(xiàng)目則將可再生能源制得的氫氣摻入天然氣中供加氫站和居民使用，摻氫體積分?jǐn)?shù)最高將達(dá)到20%。
德國(guó)意昂(E.ON)的子公司Ava-con2019年8月計(jì)劃將其天然氣管網(wǎng)的氫氣混合率提高到20%。Ava-con在斯科普斯多夫市安裝400套供暖系統(tǒng)并和其他用戶設(shè)備進(jìn)行“酸性試驗(yàn)”。
此外，德國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商協(xié)會(huì)（FNB Gas）曾指出，鑒于德國(guó)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，氫氣適合在德發(fā)展，并將敦促政府逐年遞增天然氣管網(wǎng)納入氫氣的比例，如從2021年的1%升至2030年的10%。
法國(guó)計(jì)劃是到2023年工業(yè)用氫氣的生產(chǎn)脫碳約10%，并撥出1億歐元鼓勵(lì)使用氫氣，特別是用于運(yùn)輸。為了達(dá)成該目標(biāo)，GRTgaz、GRDF、Eleng等運(yùn)營(yíng)商表示，法國(guó)網(wǎng)絡(luò)最初可以使用混合6%氫氣的天然氣。2019年11月，法國(guó)天然氣管道運(yùn)營(yíng)商表示，從2030年起，法國(guó)天然氣網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)進(jìn)行改造，以管道輸送天然氣與20%氫氣的混合物。
日本三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)有限公司（MHPS）將體積分?jǐn)?shù)30%的摻氫天然氣通入大型燒燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，MHPS專用燃燒器燃燒摻氫天然氣可以實(shí)現(xiàn)燒燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，與單純?nèi)紵烊粴庀啾龋珻O2排放量可以減少10%，發(fā)電效率大于63%，且除了燃燒器外，其他部件可以不用改動(dòng)，減少了改造的成本。
澳大利亞2020年初消息，昆士蘭政府與澳大利亞天然氣網(wǎng)絡(luò)公司合作，進(jìn)行天然氣摻氫實(shí)驗(yàn)。目前，該公司已獲得超過170萬美元的資金，用于建設(shè)一個(gè)混合設(shè)施，將10%的綠氫摻入到天然氣網(wǎng)絡(luò)中。這是澳大利亞首個(gè)將可再生氫與住宅、商業(yè)及工業(yè)客戶鏈接為一體的天然氣摻氫項(xiàng)目。
俄羅斯聯(lián)邦能源部2020年8月公布了其第一份氫能戰(zhàn)略發(fā)展路線圖，其中莫斯科方面最看重的應(yīng)用是出口氫氣，從而確保其全球能源市場(chǎng)地位。俄氣的重要?dú)淠茉圏c(diǎn)項(xiàng)目，就是研究在現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)中摻氫，以向歐洲大陸輸送含有最高20%氫氣比例的混合氣。
（二）我國(guó)典型天然氣管道摻氫項(xiàng)目案例
2019年以來，在國(guó)電投、中石化、國(guó)家管網(wǎng)等央企努力下，國(guó)內(nèi)在天然氣管網(wǎng)摻氫項(xiàng)目上取得了突破性的進(jìn)展。在社會(huì)認(rèn)知、技術(shù)積累、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目和發(fā)展規(guī)劃等方面均取得了實(shí)質(zhì)進(jìn)展，帶動(dòng)了全國(guó)部分省市將天然氣摻氫項(xiàng)目列入產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。隨著天然氣管道摻氫運(yùn)輸逐漸受到認(rèn)可，從2021年底、2022年初開始，國(guó)內(nèi)天然氣摻氫項(xiàng)目的熱點(diǎn)發(fā)生了兩個(gè)重點(diǎn)變化：從運(yùn)輸環(huán)節(jié)向應(yīng)用環(huán)節(jié)發(fā)展，從民用領(lǐng)域向工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。從運(yùn)輸向應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，有利于更快地形成商業(yè)化項(xiàng)目，推進(jìn)能源終端應(yīng)用減碳；對(duì)比民用領(lǐng)域，工業(yè)領(lǐng)域的安全管理更加規(guī)范，更容易推行。
朝陽項(xiàng)目。國(guó)家電投集團(tuán)燕山湖發(fā)電有限公司聯(lián)合國(guó)家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，于2018年在遼寧朝陽開展國(guó)內(nèi)首個(gè)天然氣摻氫示范項(xiàng)目研究。利用可再生能源電解堿液產(chǎn)生10Nm3/h的“綠氫”，設(shè)計(jì)摻氫比為3%-20%，實(shí)際運(yùn)行以 10%的摻氫比例做為燃料使用，其采用電氣式隨動(dòng)摻氫結(jié)構(gòu)。主氣源天然氣和隨動(dòng)氣源氫氣根據(jù)各自的實(shí)時(shí)流量、溫度、壓力采集數(shù)值，通過 PLC（Programmable Logic Controller）控制系統(tǒng)，結(jié)合階梯過渡的算法，控制調(diào)節(jié)裝置開度，對(duì)混合氣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，經(jīng)混合氣體經(jīng)靜態(tài)混合器中多組渦流發(fā)生器將兩種氣體充分互混合，供終端用戶使用。2021 年 10月，該項(xiàng)目在民用終端應(yīng)用驗(yàn)證方面取得了新進(jìn)展，成功召開了應(yīng)用成果見證會(huì)。此項(xiàng)目已安全運(yùn)行了 1 年，在此過程中，探索了天然氣摻氫工藝、輸送過程、摻氫比對(duì)管道的腐蝕作用、以及安全監(jiān)測(cè)以及使用過程的整體流程研究，達(dá)到全面驗(yàn)證示范氫氣“制取-儲(chǔ)運(yùn)-摻混-綜合利用”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)的目的。鑒于此項(xiàng)目的理論和實(shí)踐積累，編制了“天然氣摻氫混氣站技術(shù)規(guī)程”團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)意見稿。為我國(guó)天然氣摻氫輸送技術(shù)發(fā)展提供了整體設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
朝陽示范項(xiàng)目具體布局示意圖
張家口項(xiàng)目。2020年9月，“天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在張家口市召開，該項(xiàng)目是河北省首個(gè)天然氣摻氫示范項(xiàng)目，摻氫天然氣最終將應(yīng)用于張家口市的商用用戶、民用用戶和HCNG汽車，未來預(yù)計(jì)每年可向張家口市區(qū)輸送氫氣400余萬立方米，每年減少150余萬立方米天然氣用量及3000余噸碳排放量。
目前吉林省白城市、四川省成都市、內(nèi)蒙古烏海、安徽省六安市等城市的氫能規(guī)劃中均提及天然氣摻氫內(nèi)容。
（三）天然氣摻氫燃燒發(fā)電案例
近年來，日本三菱日立、美國(guó)通用電氣、德國(guó)西門子能源和意大利安薩爾多能源公司等國(guó)際主要燃機(jī)廠商，均針對(duì)對(duì)摻氫燃料用于燃機(jī)開展研究、試驗(yàn)和示范應(yīng)用工作，并已取得一定的技術(shù)突破和少量的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也分析指出燃?xì)潆姀S在未來電源結(jié)構(gòu)中將起到重要的儲(chǔ)能調(diào)峰作用。三菱日立動(dòng)力系統(tǒng)公司2018年開展了大型氫燃料燃機(jī)測(cè)試，氫氣含量30%的氫燃料測(cè)試結(jié)果表明，新開發(fā)的專有燃燒器可以實(shí)現(xiàn)混氫燃料的穩(wěn)定燃燒，與純天然氣發(fā)電相比可減少10%的二氧化碳排放，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率高于63%。西門子能源也致力于提高燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)淠芰Α?019年，西門子能源承諾，將在2030年前實(shí)現(xiàn)100%燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)，并且涵蓋從小功率到重型燃?xì)廨啓C(jī)的所有產(chǎn)品組合。
燃機(jī)廠商氫燃料燃機(jī)研究進(jìn)展
國(guó)內(nèi)積極探索了HCNG汽車、摻氫天然氣發(fā)電、天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)等應(yīng)用。其中，摻氫天然氣發(fā)電項(xiàng)目在全球都屬于前沿探索領(lǐng)域。
1．荊門綠動(dòng)電廠摻氫項(xiàng)目
2021年12月23日，國(guó)家電投荊門綠動(dòng)電廠在運(yùn)燃機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)15%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力。12月26日，改造后的機(jī)組接受電網(wǎng)調(diào)度，正式投入運(yùn)行，整體方案可行性得到驗(yàn)證，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)已掌握一套完整的燃?xì)廨啓C(jī)電站摻氫改造工程設(shè)計(jì)方案。
國(guó)家電投湖北分公司荊門氫混燃機(jī)示范項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)最高摻氫比例為30%。天然氣取自原天然氣管網(wǎng)，氫氣在初始階段由氣體公司經(jīng)管束車供氣，遠(yuǎn)期考慮鋪設(shè)氫氣管道輸送至電廠。
因氫氣快速的燃燒速度與廣泛的自燃溫度范圍，在燃機(jī)中使用摻氫天然氣易存在閃回的風(fēng)險(xiǎn)（向后火焰分布到燃燒器中）。本項(xiàng)目中燃?xì)廨啓C(jī)氫氣含量的最大允許變化率限制為±0.5vol%/s，壓力保持在燃?xì)廨啓C(jī)允許的限度內(nèi)。因此對(duì)于混氣站的摻氫精度、穩(wěn)定性都有較高要求。
本混氫站摻混點(diǎn)位于天然氣調(diào)壓站后。天然氣從調(diào)壓站后管道引出，與氫氣經(jīng)氫氣調(diào)壓撬后管道通過三通進(jìn)行并氣，并氣后混合氣體進(jìn)入混合撬進(jìn)行靜態(tài)預(yù)混，預(yù)混后的混合氣燃料通入燃?xì)廨啓C(jī)燃料進(jìn)氣主管路。
燃機(jī)混氫站流程簡(jiǎn)圖
混氫站主要含卸氫部分、氫氣調(diào)壓部分、混氫部分及控制系統(tǒng)。卸氫部分主要是卸車柱的設(shè)計(jì)，卸氫壓力為4-20MPa，集卸車、吹掃、超壓保護(hù)于一體，保障安全卸氣。調(diào)壓撬塊是將氫氣調(diào)壓至3.2MPa，采用1×100%運(yùn)行設(shè)計(jì)，預(yù)留吹掃放空功能，并設(shè)置緊急切斷系統(tǒng)。混氫部分主要由質(zhì)量流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、靜態(tài)混合器等構(gòu)成，高精度流量計(jì)帶壓力溫度補(bǔ)償，保證氫氣、天然氣流量的準(zhǔn)確性；氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥316材質(zhì)，在純氫介質(zhì)下能夠長(zhǎng)期抵制氫脆現(xiàn)象，精度控制在1%以內(nèi)；靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)異向擾流器，同時(shí)保證摻混罐容積，保證混合氣的停留時(shí)間，提高摻混均勻性?？刂葡到y(tǒng)主要用于保障氫氣混合的精度以及整站的安全運(yùn)行。天然氣根據(jù)燃機(jī)負(fù)荷控制進(jìn)氣流量，氫氣管路按照（天然氣的流量/70%）×30%（最大）的流量設(shè)定值控制閥門開度，天然氣流量、氫氣流量、混合氣的氫濃度與氫氣管路的比例調(diào)節(jié)閥形成閉環(huán)控制；混合器下游設(shè)置的色譜儀，對(duì)混合后的燃料熱值和氫氣比例進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并設(shè)定報(bào)警，高高報(bào)警，氫氣比例超限的連鎖保護(hù)等。
此外，混氫站配備有完善的氮?dú)庵脫Q吹掃系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、安全放散系統(tǒng)，包含緊急切斷閥、止回閥、過濾器、安全閥等必要的閥件；放空、排污采用雙閥，減少泄漏風(fēng)險(xiǎn)；充分考慮防火間距，保持氫氣使用區(qū)域的良好通風(fēng)；所有設(shè)備均滿足ExZone1IIBT4；氫氣管路材質(zhì)附件滿足GB50516、50177等相關(guān)規(guī)定，避免氫脆。同時(shí)，因氫氣的焦湯負(fù)效應(yīng)，氫氣在減壓節(jié)流過程中產(chǎn)生一定的溫升，本項(xiàng)目根據(jù)計(jì)算滿足燃機(jī)對(duì)于氣體燃料進(jìn)氣溫度要求。
2．浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目
2022年3月，水發(fā)派思燃?xì)鈪⑴c建設(shè)的浙江石化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目三臺(tái)西門子SGT5-2000E機(jī)組，先后點(diǎn)火成功。水發(fā)派思燃?xì)鉃殡娬竟?yīng)調(diào)壓站設(shè)備，此項(xiàng)目為世界首套天然氣與氫氣、一氧化碳混合介質(zhì)調(diào)壓站。
3．惠州中國(guó)首座摻氫燃燒電廠
2021年12月，通用電氣（簡(jiǎn)稱GE）宣布，廣東省能源集團(tuán)旗下的惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站正式向GE及哈電集團(tuán)訂購(gòu)含兩臺(tái)9HA.01重型燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。3月29日，由中國(guó)能建廣東院設(shè)計(jì)、廣東火電承建的國(guó)內(nèi)首個(gè)兼具氫能利用的一體化綜合能源示范基地項(xiàng)目惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站項(xiàng)目進(jìn)行了第一方混凝土澆筑，標(biāo)志著項(xiàng)目正式開工。項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)4×600兆瓦級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，本期建設(shè)2×600兆瓦9H型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，相關(guān)機(jī)組由哈電通用燃?xì)廨啓C(jī)（秦皇島）有限公司生產(chǎn)。項(xiàng)目投產(chǎn)后，兩臺(tái)燃機(jī)將采用10%（按體積計(jì)算）的氫氣摻混比例與天然氣混合燃燒。
（四）示范項(xiàng)目存在的不足
目前，現(xiàn)示范項(xiàng)目均存在一定局限或不足。首先，大部分項(xiàng)目摻氫研究對(duì)象是局部短距離管網(wǎng)，并沒有將相關(guān)設(shè)備尤其是工業(yè)設(shè)備納入其中。如德國(guó)規(guī)定其摻氫上限為10%，當(dāng)下游管網(wǎng)連接加氣站時(shí)，摻氫比例下降至2%，現(xiàn)有項(xiàng)目有待完善，試點(diǎn)范圍需包含整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)及其運(yùn)行的工業(yè)設(shè)備；但目前許多工業(yè)設(shè)備還無法接受較高的摻氫水平，諸如老式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，混氫最高含量2%-10%，燃?xì)廨啓C(jī)極限混氫比例不得超過2%，許多經(jīng)認(rèn)證的設(shè)備摻氫含量低于5%。其次，現(xiàn)有摻氫示范項(xiàng)目缺乏更大規(guī)模的耐久性試驗(yàn)，包括工業(yè)設(shè)備的耐久性試驗(yàn)，尤其是在工業(yè)應(yīng)用中，摻氫比例需慎重對(duì)待，工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)等對(duì)氫氣較為敏感，其正常運(yùn)行受氫氣濃度影響較大。天然氣基礎(chǔ)設(shè)施較為復(fù)雜，管網(wǎng)分為輸送管網(wǎng)和配送管網(wǎng)，且運(yùn)行工況存在差異性，一些示范項(xiàng)目中管網(wǎng)經(jīng)過升級(jí)改造，與現(xiàn)有在役管網(wǎng)存在一定差異，未充分考慮天然氣管網(wǎng)服役狀況對(duì)摻氫比例的影響。第三，各國(guó)管網(wǎng)設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一，管道承受的摻氫比例存在明顯差異。
目前示范項(xiàng)目進(jìn)行的大多是短期應(yīng)用示范，而材料氫脆損傷是一個(gè)緩慢積累的過程，有可能導(dǎo)致?lián)綒涮烊粴夤茌斚到y(tǒng)在短期運(yùn)行期間未發(fā)生明顯異常，但這不能確保管道在之后的長(zhǎng)期運(yùn)行期間也不會(huì)發(fā)生材料失效引發(fā)的管道、設(shè)備等結(jié)構(gòu)性破壞或氣體泄漏、燃燒、爆炸等惡性事故。因此摻氫之前需對(duì)現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行全面的可行性評(píng)估，且可行性評(píng)估過程相關(guān)因素較多，需綜合考慮在役天然氣管道及配件、設(shè)備、天然氣成分、氫分壓、地理環(huán)境、服役歷史等多方面因素的影響，不能一概而論，需逐案分析。應(yīng)用示范是摻氫天然氣管輸系統(tǒng)可行性短期驗(yàn)證的有效途徑，但系統(tǒng)全面地開展管道輸送摻氫天然氣可行性研究仍是摻氫天然氣管道輸送長(zhǎng)期化和規(guī)模化發(fā)展不可或缺的首要條件。且我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)輸送距離長(zhǎng)，覆蓋范圍廣，工況差別大，需針對(duì)我國(guó)國(guó)情具體研究摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)的安全摻氫比例，切不可盲目照搬國(guó)外研究成果。
傳統(tǒng)的天然氣燃?xì)廨啓C(jī)摻入氫氣，意味著燃機(jī)設(shè)備對(duì)氫的適應(yīng)性與摻氫后的安全性均面臨挑戰(zhàn)。一是氫燃料的火焰溫度比天然氣高出近300攝氏度，著火延遲時(shí)間比天然氣低三倍以上。當(dāng)燃料中的摻氫比例較高，燃料反應(yīng)性會(huì)發(fā)生變化，造成火焰向上移動(dòng)、燃燒時(shí)間過盈等問題，增加氮氧化物排放，并可能使燃燒室超溫過熱。因此，需要對(duì)燃燒室的使用穩(wěn)定性及廢氣排放進(jìn)行測(cè)試，重新設(shè)計(jì)或優(yōu)化傳統(tǒng)燃燒室或燃燒系統(tǒng)。二是與甲烷相比，氫氣具有更高的擴(kuò)散系數(shù)、更低的點(diǎn)火能量以及更寬的爆炸極限，因此一些天然氣燃機(jī)的常規(guī)輔助系統(tǒng)，如通風(fēng)、氣體泄漏檢測(cè)、管道裂紋檢測(cè)系統(tǒng)等，對(duì)于燃?xì)淙紮C(jī)的安全使用具有更為重要的意義，需要引起重視。三是使用氫燃料還面臨著與整體安全相關(guān)的操作風(fēng)險(xiǎn)。氫火焰的亮度很低，肉眼難以發(fā)現(xiàn)，需要專門的氫火焰檢測(cè)系統(tǒng)；氫氣具有比其他氣體更強(qiáng)的滲透性，可能不適用于原天然氣輸送采用的傳統(tǒng)密封系統(tǒng)；氫氣比甲烷更易燃易爆，相比甲烷而言，氫氣的爆炸極限范圍寬的多。因此，氫氣泄漏會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)，需要考慮改變操作程序以及防爆危險(xiǎn)區(qū)域劃分等問題。
