氢气输送系统和氢气输送方法与流程

1.本发明涉及氢气输送技术领域，具体地，涉及一种氢气输送系统和氢气输送方法。


背景技术：

2.氢气是一种清洁能源，且来源广泛、具有可再生等优势，近年来氢气的产业发展愈发受到重视。由于我国东西部地区能源分布的特点和需求的不同，氢气的西气东输具有较大的需求。
3.相关技术中，由于建设专用输氢管道成本高昂，氢气的输送主要通过掺混在天然气中并利用天然气管道进行输送。但是，掺混的输送方式存在以下问题：
①
混杂在天然气中的氢气容易造成天然气管道的氢损伤，降低了天然气管道的使用寿命，增加了管道维护成本；
②
终端设备对掺氢比例有所限制，例如cng内燃机掺氢比例不得高于3％，天然气和氢气的直接混杂使用存在与终端设备适应性差的问题；
③
从天然气中提纯氢气的能耗和难度较大，成本较高。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明实施例提出一种氢气输送系统，该氢气输送系统能够避免氢气对管道造成的氢损伤，且无需提纯，成本低。
6.本发明实施例还提出一种应用上述氢气输送系统的氢气输送方法。
7.根据本发明实施例的一种氢气输送系统包括：第一管道；第二管道，所述第二管道设在所述第一管道内，且所述第二管道沿着所述第一管道的延伸方向延伸，所述第二管道内用于输送氢气，所述第一管道和所述第二管道之间形成输送空间，所述输送空间内用于输送流体资源。
8.在一些实施例中，所述第一管道包括主管道和旁管道，所述旁管道并联在所述主管道的旁侧，且所述旁管道的两端均与所述主管道连通，所述第二管道的至少部分在所述旁管道内延伸，所述旁管道上设有氢气阀室或氢气增压站或氢气门站。
9.在一些实施例中，所述旁管道有多个，多个所述旁管道沿着所述第一管道的延伸方向间隔布置，所述第二管道依次穿过多个所述旁管道。
10.在一些实施例中，所述旁管道和所述第二管道之间设有密封胶层。
11.在一些实施例中，所述主管道和所述旁管道通过相同的材质加工而成。
12.在一些实施例中，所述第二管道的材质为聚乙烯或尼龙。
13.在一些实施例中，所述第一管道的起始端设有第一压缩站，所述第二管道的起始端设有第二压缩站，所述第一压缩站用于压缩调整所述输送空间内的流体资源的压强，所述第二压缩站用于压缩调整所述第二管道内的氢气的压强。
14.在一些实施例中，所述第一管道内设有多个支撑固定件，多个所述支撑固定件沿着所述第一管道的延伸方向间隔布置，所述第二管道与多个所述支撑固定件相连以使所述
第一管道和所述第二管道在所述第一管道的径向方向间隔布置。
15.在一些实施例中，所述氢气输送系统包括上述任一实施例的氢气输送系统，且所述第一管道上设有流体资源阀室或流体资源增压站或流体资源门站。
16.根据本发明实施例的一种氢气输送方法，包括以下步骤：在第二管道内输送氢气；在第一管道和第二管道之间的输送空间内输送流体资源；使所述第二管道内的氢气压强和所述输送空间内的流体资源压强相当。
附图说明
17.图1是根据本发明实施例的氢气输送系统示意图。
18.图2是根据本发明实施例的管道示意图。
19.附图标记：
20.第一管道1；主管道11；旁管道12；第二管道2；第一压缩站31；第二压缩站32；流体资源阀室41；氢气阀室42；流体资源增压站51；氢气增压站52；流体资源门站61；氢气门站62；流体资源终端71；氢气终端72；密封胶层8；支撑固定件9。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.如图1和图2所示，根据本发明实施例的氢气输送系统包括第一管道1和第二管道2。
23.第二管道2设在第一管道1内，且第二管道2沿着第一管道1的延伸方向延伸，第二管道2内用于输送氢气，第一管道1和第二管道2之间形成输送空间，输送空间内用于输送流体资源。
24.具体地，第二管道2穿设在第一管道1内部，第一管道1和第二管道2均大体沿着左右方向延伸，第二管道2从第一管道1的起始端(图中左端)一直延伸至第一管道1末端(图中右端)。第二管道2内可以输送氢气，第二管道2和第一管道1之间形成输送空间，输送空间可以为环形空间，输送空间可以用于输送其他种类的流体资源，例如，流体资源可以为天然气、石油、水等。
25.根据本发明实施例的氢气输送系统，可依托已有的长输管网，并在长输管网内加装专门用于输送氢气的管道，由此，氢气可以在专门的输氢管道内输送，天然气、石油、水等资源可以在输氢管道和长输管网之间的输送空间内输送，实现了氢气和流体资源的独立输送，避免了相关技术中需要将氢气与天然气掺混输送的情况，进而避免了掺混输送容易造成氢损伤、掺氢比例受限等问题，实现了氢气的大规模、长距离运输，且无需再次提纯，管道内的氢气可直接使用，降低了使用成本，具有实际推广价值。
26.在一些实施例中，第一管道1包括主管道11和旁管道12，旁管道12并联在主管道11的旁侧，且旁管道12的两端均与主管道11连通，第二管道2的至少部分在旁管道12内延伸，旁管道12上设有氢气阀室42或氢气增压站52或氢气门站62。
27.如图1所示，第一管道1包括主管道11和旁管道12，旁管道12并联在主管道11两侧，旁管道12整体为u型，旁管道12的两端均与主管道11连通。旁管道12上可以设有运输辅助设
施，例如，运输辅助设备可以为氢气阀室42或氢气增压站52或氢气门站62。
28.第二管道2的一部分管道段沿着旁管道12延伸，如图2所示，当第二管道2从第一管道1内延伸至旁管道12处时，将第二管道2在第一管道1内折弯并穿入旁管道12内，将第二管道2沿着旁管道12延伸后并最终从旁管道12的出口处再次折弯并穿入第一管道1内。
29.需要说明的是，第二管道2会经过旁管道12上的运输辅助设施(氢气阀室42或氢气增压站52或氢气门站62)，通过运输辅助设施可以实现对第二管道2内氢气的增压、补充或分配。由此，旁管道12的设置方便了第二管道2输送中途的操作，使得作用在第二管道2上的运输辅助设施和作用在第一管道1上的运输辅助设施彼此独立，简化了管道的布置结构。
30.另外，当第二管道2从第一管道1内穿出时，第二管道2外周侧的压强会变小，由于旁管道12设在第二管道2的外侧，旁管道12能够向第二管道2施加箍紧作用，从而能够避免第二管道2内压强较大而使得第二管道2膨胀变形的情况，使得第二管道2的外周侧在第一管道1和旁管道12内均能够保持一定的压迫效果，有利于第二管道2的稳定输送。
31.需要说明的是，氢气阀室42在第二管道2沿线按一定距离设置的基础设施，在第二管道2发生故障以及检修时，氢气阀室42用于截断第二管道2内氢气，为施工提供方便，同时避免资源浪费。
32.氢气门站62设立在城市附近，用于向城市用户居民提供氢气。
33.在长距离运输的过程中，由于管道的沿程阻力，还有各个城市的氢气门站62在第二管道2内取气，每隔一段距离，就需要设立氢气增压站52，为第二管道2内的氢气再次加压，调整到运输所需的压力。
34.在第二管道2末端可以设有氢气终端72，氢气终端72可以为工厂、加氢站等。
35.可以理解的是，在旁管道12上可以仅设有一个运输辅助设施，例如，可以仅设有氢气阀室42和氢气增压站52和氢气门站62的其中一个，也可以同时设置两个以上的运输辅助设施。
36.在一些实施例中，旁管道12有多个，多个旁管道12沿着第一管道1的延伸方向间隔布置，第二管道2依次穿过多个旁管道12。
37.第一管道1的沿线可以设有多个旁管道12，多个旁管道12沿着左右方向间隔布置，例如，在实际建设中，可以根据氢气运输距离以及输送系统沿线城市的数量等情况，建设所需的旁管道12。
38.在一些实施例中，旁管道12和第二管道2之间设有密封胶层8。
39.如图2所示，第二管道2外壁和旁管道12内壁之间，设有密封胶层8，密封胶层8可以通过灌胶密封的方式形成，密封胶层8的设置实现了第二管道2和旁管道12之间的密封，增强气密性，避免了第一管道1内流体资源沿着旁管道12流动情况，进而避免了第一管道1内流体资源的泄露。
40.另外，密封胶层8能够将第二管道2和旁管道12之间的环形缝隙进行充填，由此，可以避免第二管道2和旁管道12之间环形缝隙较大而给第二管道2提供膨胀变形空间的情况，进一步抑制了第二管道2在旁管道12内的膨胀变形。
41.在一些实施例中，主管道11和旁管道12通过相同的材质加工而成。具体地，主管道11和旁管道12的材质相同，例如，主管道11和旁管道12的材质可以均为低合金钢管。旁管道12的两端可以均焊接在主管道11上。由此，一方面方便了主管道11和旁管道12的选材，另一
方面还使得主管道11和旁管道12具有相对一致的结构强度，有利于保证输送系统的平稳输送。
42.在一些实施例中，第二管道2的材质为聚乙烯或尼龙。具体地，第二管道2的材质可以为高密度聚乙烯或高强度尼龙等高分子复合材料，由此，一方面可以避免钢制管道容易造成氢损伤及氢气泄漏的风险，另一方面聚乙烯和尼龙具有一定的弹性，方便了第二管道2的弯折。
43.在一些实施例中，第一管道1的起始端设有第一压缩站31，第二管道2的起始端设有第二压缩站32，第一压缩站31用于调整输送空间内的流体资源的压强，第二压缩站32用于调整第二管道2内的氢气的压强。
44.第一管道1的起始端设有第一压缩站31，用于将流体资源压缩后送入第一管道1内，增大运输量。第二管道2的起始端设有第二压缩站32，用于将氢气压缩后送入第二管道2。第一压缩站31和第二压缩站32的设置使得输送空间内的压强和第二管道2内的压强能够独立调整，方便了将输送空间内的压强和第二管道2内的压强调至一致。
45.可以理解的是，在其他一些实施例中，第一管道1上可以设有多个第一压缩站31，多个第一压缩站31沿着第一管道1的延伸方向间隔布置，具体地，第一压缩站31可以设在旁管道12上。第二管道2上也可以设有多个第二压缩站32，多个第二压缩站32沿着第二管道2的延伸方向间隔布置。
46.在一些实施例中，第二管道2外周设有多个支撑固定件9，多个支撑固定件9沿着第一管道1的延伸方向间隔布置，第二管道2与多个支撑固定件9相连以使第一管道1和第二管道2在第一管道1的径向方向间隔布置。
47.支撑固定件9有多个，多个支撑固定件9均设在第二管道2外侧且沿第二管道2的轴向方向等间隔布置，如图2所示，多个支撑固定件9均设在第二管道2的底部，且所有支撑固定件9的顶部支撑面位于同一水平。安装时，多个支撑固定件9可以首先固定在第二管道2上，然后将第二管道2穿入第一管道1内，多个支撑固定件9即可将第二管道2支撑至第一管道1内的设定高度位置。可以理解的是，在其他一些实施例中，多个支撑固定件9也可以与第一管道1的内管壁连接固定。
48.支撑固定件9的设置一方面具有定位效果，能够避免第二管道2在第一管道1内的滚动，另一方面支撑固定件9能够将第二管道2和第一管道1支撑开设定间距，避免了第二管道2的外周壁和第一管道1内周壁的直接接触，避免了外界温度等通过第一管道1传递至第二管道2的情况，通过第一管道1和第二管道2之间的输送空间起到了一定的阻隔效果。
49.在一些实施例中，第一管道1上设有流体资源阀室41或流体资源增压站51或流体资源门站61。
50.如图1所示，第一管道1的沿线设有流体资源阀室41或流体资源增压站51或流体资源门站61。例如，流体资源阀室41或流体资源增压站51或流体资源门站61可以设在每个旁管道12两端之间的第一管道1上。
51.在第一管道1发生故障以及检修时，流体资源阀室41用于截断流体资源，为施工提供方便，同时避免资源浪费。流体资源门站61设立在城市附近，用于向城市用户居民提供流体资源。流体资源增压站51按照一定的距离设在第一管道1沿线位置，为第一管道1内的流体资源增加压力。
52.在第一管道末端设有流体资源终端71，流体资源终端71可以为化工厂，流体资源加工厂等。
53.下面描述根据本发明实施例的氢气输送方法。
54.根据本发明实施例的氢气输送方法包括以下步骤：
55.在第二管道2内输送氢气。具体地，氢气可以首先通过设在第二管道2起始端的第二压缩站32加压，然后直接送入第二管道2内即可。
56.在第一管道1和第二管道2之间的输送空间内输送流体资源。具体地，氢气、石油、水等流体资源可以首先通过设在第一管道1起始端的第一压缩站31加压，然后直接送入第一管道1和第二管道2之间的输送空间内即可。
57.使第二管道2内的氢气压强和输送空间内的流体资源压强相当。具体地，可以通过第一压缩站31调整输送空间内流体资源的压强，通过第二压缩站32调整第二管道2内氢气的压强，使得氢气压强和流体资源压强大体相同即可。例如，当输送空间内的流体资源为天然气时，氢气的压强可以和天然气的压强相同，氢气的压强也可以略高于天然气的压强。
58.如图1和图2所示，基于本发明实施例的氢气输送系统，在第二管道2内输送氢气，第一管道1和第二管道2之间的空间内输送流体资源，将氢气和其他流体资源进行物理隔离，一方面不用混合运输，减少了工艺步骤；另一方面还避免了使用时提纯造成的能源消耗以及流体资源不纯净造成的安全问题。
59.另外，通过调节第一管道1内和输送空间内的压强，并使两者压强数值相当，可实现氢气的高压运输，一方面可以提高氢气的输送效率，另一方面还能够克服氢气专用管道耐压性能较差的问题。
60.根据本发明实施例的氢气输送方法，采用双管运输，减少了混合提纯等工艺步骤，且通过压力匹配，实现高压同步运输，提高了运输效率。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。