碳煙顆粒產(chǎn)生原因:低溫下燃燒不充分,天然氣中的碳元素不能完全氧化成二氧化碳,就會形成碳煙顆粒。特別是當(dāng)摻氫比例較低,天然氣成分相對較多時,更容易出現(xiàn)這種情況。此外,低溫可能導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的氣流組織不均勻,局部缺氧區(qū)域的燃料更容易發(fā)生熱解和聚合反應(yīng),生成碳煙顆粒。
管道材料方面選用抗氫脆和低溫韌性好的材料:選擇具有良好抗氫脆性能和低溫韌性的管道材料,如某些高強(qiáng)度合金鋼或經(jīng)過特殊處理的金屬材料,這些材料在低溫和含氫環(huán)境下能保持較好的力學(xué)性能,降低氫脆和脆性斷裂的風(fēng)險。
粘度減小:溫度升高會使混合氣體的粘度減小,氣體流動時的內(nèi)摩擦力降低,流動阻力變小,有利于氣體在管道內(nèi)的輸送,在一定程度上可提高管道的輸送能力。對管道影響方面低溫環(huán)境材料變脆:低溫會使管道材料的韌性降低,脆性增加,尤其是在有氫氣存在的情況下,氫脆現(xiàn)象可能會更加明顯。這會增加管道發(fā)生破裂等事故的風(fēng)險。
這會導(dǎo)致氣體在管道內(nèi)流動時的阻力增大,增加輸送能耗,降低管道的輸送能力。高溫環(huán)境氣體膨脹:高溫使混合氣體體積膨脹,密度減小。在一定的管道容積內(nèi),氣體膨脹可能會導(dǎo)致管道內(nèi)壓力升高,如果管道的耐壓能力不足,可能會存在安全隱患。
這會提高燃?xì)鈸綒淙紵臍錃夤?yīng)成本,限制其應(yīng)用范圍,一般適用于距離氫氣生產(chǎn)地較近或氫氣需求量較小的燃?xì)鈸綒漤?xiàng)目。安全性方面:槽車在運(yùn)輸過程中面臨道路交通事故、氫氣泄漏等風(fēng)險。特別是高壓氣態(tài)氫槽車和低溫液態(tài)氫槽車,一旦發(fā)生事故,后果較為嚴(yán)重。
長期處于天然氣摻氫環(huán)境中,管道材料可能出現(xiàn)微裂紋等缺陷,降低管道的抗斷裂能力,增加管道破裂的風(fēng)險。應(yīng)力腐蝕開裂:如果管道存在內(nèi)應(yīng)力或外部應(yīng)力,氫氣的存在可能會加速應(yīng)力腐蝕開裂的過程。氫原子與金屬中的應(yīng)力相互作用,促使裂紋的形成和擴(kuò)展,尤其是在焊接部位等應(yīng)力集中區(qū)域,更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂,影響管道的完整性。