ES2835868T3 - Dispositivo y procedimiento de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red de distribución de gas natural - Google Patents

Dispositivo y procedimiento de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red de distribución de gas natural Download PDF

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Abstract

Dispositivo (10, 20, 30) de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red (105) para la distribución de gas natural, caracterizado porque comprende: - una línea (110) de gas configurada para conectarse a la primera red de distribución atravesada por un flujo de gas natural, - una línea (115) de alimentación de dihidrógeno que comprende un depósito (120) para el almacenamiento intermedio de dihidrógeno, - un sensor (125) del caudal del gas natural que pasa a través de la tubería de conexión que proporciona una señal representativa del caudal medido, - un medio (130) de inyección regulada del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio, en el gas que pasa por la tubería de conexión, en función del caudal medido, para formar una mezcla de gases, - un sensor (185) de al menos una característica de una composición de la mezcla de gases, - un medio (135) de alimentación de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, inyectado en una segunda red (140) de distribución de gas natural, - un medio (150) de control configurado para realizar una comparación de cada una de dichas características de la composición de la mezcla captada con un intervalo de valores determinados para dicha característica, - un volumen (180) de almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, - una válvula (190) de alimentación de la mezcla a la segunda red, caracterizado porque - el sensor (185) de al menos una característica de una composición capta la al menos una característica de la composición de la mezcla almacenada en el volumen de almacenamiento temporal y - la válvula de alimentación de la mezcla en la segunda red está conectada al medio de control, - el medio (150) de control de la válvula (190) de alimentación de la mezcla a la segunda red está configurado para autorizar el suministro a la segunda red cuando cada característica de la composición captada se corresponde con el intervalo de valores determinados para dicha característica, y estando configurado el volumen de almacenamiento para retener la mezcla almacenada durante un período correspondiente a un período de funcionamiento del sensor de al menos una característica de la composición de la mezcla de gases.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red de distribución de gas natural
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo y procedimiento para inyectar dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red de distribución de gas natural. Se aplica, en particular, a la alimentación de gas natural de una red de distribución urbana.
Estado de la técnica
A partir del estado de la técnica, se conocen procedimientos y dispositivos diseñados para armonizar el gas natural, en particular con vistas a su consumo.
También se sabe que almacena una forma de energía en la red de gas natural, en forma de hidrógeno.
Se conocen sistemas, como se describe en el documento EP2045507, que implementan un dispositivo para inyectar biogás en una tubería, con el fin de suministrar a los usuarios exclusivamente este biogás. Sin embargo, estos sistemas se limitan al biogás y tienen deficiencias en cuanto a mezclar gases de distinta naturaleza y respetar las proporciones de los componentes de la mezcla.
La inyección de dihidrógeno presenta riesgos debido a la naturaleza extremadamente inflamable de este gas y la modificación de los parámetros de combustión de la mezcla de gases así obtenida.
La inyección de hidrógeno en una red de distribución de gas natural implica un dispositivo que cumple con las limitaciones de una subestación de red convencional, además de las limitaciones específicas de la inyección de hidrógeno:
- asegurar un suministro continuo que responda al consumo variable aguas abajo,
- garantizar la seguridad de personas y bienes,
- proporcionar una mezcla homogénea que cumpla las especificaciones de calidad y que respete una proporción de hidrógeno predeterminada,
- contar en tiempo real el volumen y el contenido energético del gas inyectado en la red de distribución y
- controlar automáticamente la inyección.
Los sistemas se conocen como se describe en la solicitud de patente americana US 4.227.254. En estos sistemas, al menos dos gases combustibles, provenientes de tantas redes distintas, se mezclan e inyectan en una tubería de salida, con el fin de que el gas mezclado inyectado tenga un poder calorífico constante: “Los signos representativos de cada uno de estos valores se alimentan con medios de cálculo de señales donde se desarrollan señales para controlar los medios de recepción de señales que, a su vez, controlan los medios de variación del flujo para provocar la equivalencia del poder calorífico de la mezcla de gases combustibles y aire para igualar la equivalencia de poder calorífico del gas combustible utilizado en el ajuste inicial de los quemadores de gas de los aparatos de gas en los que se va a utilizar la mezcla de gas combustible. “(Columna 2, líneas 39 a 47).
Dichos sistemas no permiten suministrar continuamente la mezcla de gases a la tubería de salida si el suministro de uno u otro de los gases combustibles, en la tubería asociada, varía repentinamente.
También se conocen sistemas como los descritos en la solicitud de patente alemana DE 102008 057694. En estos sistemas, el hidrógeno y el gas natural se inyectan en una red común en proporciones no controladas que varían según la producción de hidrógeno y de gas natural. Esta red común abastece a diferentes instalaciones que utilizan, sin diferenciación, gas natural, hidrógeno o una mezcla de ambos.
Estos sistemas no permiten ningún control sobre la composición del gas suministrado a las instalaciones que lo consumen.
Los sistemas también se conocen como se describe en la patente americana US 6.745.799. En estos sistemas, el gas se suministra a una red de consumo de gas local, siendo el gas suministrado una mezcla de gas natural y un gas miscible con este gas natural. A continuación, estos gases se separan a nivel de la red de consumo local para diversos usos.
Dichos sistemas no permiten ningún control sobre la composición de la mezcla de gases suministrada a las instalaciones que consumen este gas.
Finalmente, se conocen los sistemas descritos en la solicitud de patente francesa FR 2955642. En estos sistemas, una instalación de consumo de gas se alimenta alternativamente con hidrógeno o gas natural.
Se conoce un dispositivo para suministrar hidrógeno por el documento WO 2006/031365.
Estos sistemas binarios no permiten abastecer la instalación de consumo de gas con una mezcla de gas natural y dihidrógeno.
Además, no existe una solución satisfactoria para inyectar dihidrógeno en una red de distribución de gas natural. Objeto de la invención
La presente invención tiene como objetivo remediar todos o parte de estos inconvenientes.
A tal efecto, según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo para inyectar dihidrógeno tal como se define en la reivindicación 1.
Gracias a estas disposiciones, una variación repentina en la demanda de gas aguas abajo no hace que el dispositivo falle y anticipa la demanda de hidrógeno. Por otro lado, a esta red solo se suministra una mezcla de gas y de dihidrógeno que tenga características, por la composición de la mezcla, de acuerdo con la implementación en la segunda red de distribución.
En algunas realizaciones, el medio de inyección regulado comprende un medio para regular la presión del dihidrógeno y un medio para regular el caudal del dihidrógeno inyectado.
Además, el dispositivo objeto de la presente invención permite ajustar la cantidad de dihidrógeno en el gas natural para adecuar este gas natural a las necesidades de la segunda red de distribución.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende:
- un volumen de almacenamiento temporal para la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, el sensor de al menos una característica de una composición que capta al menos una característica de la composición de la mezcla almacenada en el volumen de almacenamiento temporal y
- un medio de control de una válvula para alimentar la mezcla a la segunda red en función de la composición captada, estando configurado el volumen de almacenamiento para retener la mezcla almacenada durante un período correspondiente a un período de funcionamiento del sensor de al menos una característica de la composición de la mezcla de gases.
Estas realizaciones permiten asegurar la conformidad de la mezcla, el volumen de almacenamiento temporal mezclando y almacenando la mezcla durante el tiempo de un análisis de la composición captada antes de su inyección en la red.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende:
- una línea de derivación de la tubería de conexión atravesado por parte del flujo de gas natural desde la primera red a la segunda red de distribución y
- un medio para controlar una válvula para abrir o cerrar la línea de derivación en función de la conformidad de cada característica captada de la composición de la mezcla con respecto a al menos un intervalo de características predeterminadas.
Estas realizaciones permiten, en caso de no conformidad de la mezcla, no alimentar la segunda red con la mezcla no conforme.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende un sensor de presión para el dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio, estando controlada la apertura o el cierre de la línea de derivación en función de la presión detectada.
Estas realizaciones permiten, por ejemplo, cuando el tanque de almacenamiento intermedio está vacío, abrir la línea de derivación.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende, aguas arriba del medio de inyección, un medio para reducir el paso de gas natural por la tubería de conexión.
Estas realizaciones permiten evitar cualquier reflujo de la mezcla aguas arriba de la red.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende un mezclador para la mezcla de gas natural que emana del tubo de conexión y del dihidrógeno.
Estas realizaciones permiten garantizar la homogeneidad de la mezcla.
En algunas realizaciones, el dispositivo objeto de la presente invención comprende un sensor para el flujo de gas que ingresa en la segunda red.
Estas realizaciones permiten medir la cantidad de gas ingresada en la segunda red y transmitir una señal representativa de esta medición.
Según un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para inyectar dihidrógeno en un flujo de gas natural que se origina en una primera red de distribución de gas natural, como se define en la reivindicación 8. Como los objetos, ventajas y características particulares de este procedimiento objeto de la presente invención son similares a los del dispositivo objeto de la presente invención, no se recuerdan en la presente.
En algunas realizaciones, el procedimiento objeto de la presente invención comprende:
- una etapa de almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno en un volumen de almacenamiento temporal, en donde la etapa de captura se implementa en este volumen de almacenamiento temporal y
- una etapa de control de la alimentación de la mezcla almacenada en la segunda red en función de cada característica de la composición captada.
Breve descripción de las figuras
Otras ventajas, objetivos y características particulares de la invención se desprenderán de la descripción no limitativa que sigue de al menos una realización particular del dispositivo y del procedimiento objeto de la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la Figura 1 representa, esquemáticamente, una primera realización particular del dispositivo de inyección de la presente invención,
- la Figura 2 representa, esquemáticamente, una segunda realización particular del dispositivo de inyección de la presente invención,
- la Figura 3 representa, esquemáticamente, una tercera realización particular del dispositivo de inyección de la presente invención y
- la Figura 4 representa, en forma de diagrama de flujo, las etapas de una realización particular del procedimiento de inyección objeto de la presente invención.
Descripción de ejemplos de realización de la invención
La presente descripción se proporciona a título no limitativo, pudiendo combinarse cada característica de una realización con cualquier otra característica de cualquier otra realización de manera ventajosa. Además, cada parámetro de un ejemplo de realización puede implementarse independientemente de otros parámetros de dicho ejemplo de realización.
Se observa ahora que las cifras no están en escala.
La producción de hidrógeno suele ser variable, dependiendo de la producción de energía ambiental y, en particular, de las energías renovables. La energía eléctrica así producida puede exceder las necesidades y luego debe almacenarse para un consumo posterior. Como se comprenderá al leer la presente descripción, la invención puede permitir este almacenamiento de energía en forma de dihidrógeno.
En la Figura 1, que no está en escala, se ve una vista esquemática de una primera realización del dispositivo 10 objeto de la presente invención. Este dispositivo 10 para inyectar dihidrógeno en un flujo de gas natural procedente de una primera red 105 de distribución de gas natural comprende:
- una línea 110 de gas para la conexión a la primera red de distribución atravesada por un flujo de gas natural, - una línea 115 de alimentación de dihidrógeno que comprende un tanque 120 para el almacenamiento intermedio de dihidrógeno,
- un sensor 125 del caudal del flujo de gas natural que pasa a través de la tubería de conexión que proporciona una señal representativa del caudal medido,
- un medio 130 para la inyección regulada del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio, en el gas que pasa por el tubo de conexión, en función del caudal medido,
- un sensor 185 de al menos una característica de una composición de la mezcla de gases y
- un medio 135 para suministrar la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, inyectado a una segunda red 140 de distribución de gas natural, en función de cada característica de la composición de la mezcla captada.
La primera red 105 de distribución de gas es, por ejemplo, una red de tuberías de gas que conectan una unidad de producción de gas natural con diferentes puntos de consumo de gas o con diferentes puntos de alimentación de otras redes (no mostrados), como la segunda red 140.
Como se entenderá, este dispositivo 10 está configurado para colocarse entre la primera red 105 y la segunda red 140. Estas dos redes, 105 y 140, pueden presentar varios caudales y geometrías.
El dispositivo 10 se coloca, por ejemplo, en una estación de red de expansión normal para gas natural de la primera red 105 en la segunda red 140, o en una antena de una primera red 105 de distribución.
La línea 110 de gas es, por ejemplo, una tubería sellada que desvía parte del flujo que pasa por la primera red 105. Esta línea 110 de gas permite la alimentación de gas natural desde la primera red 105 hacia la segunda red 140.
En variantes, la línea 110 de gas incluye una válvula de retención de gas natural (no mostrada) de modo que el gas natural pueda pasar a través de la línea 110 de gas solo en una dirección.
El tanque 120 intermedio permite mantener la disponibilidad de dihidrógeno para tener una inyección regular en la red, pero preferiblemente sin superar un umbral predeterminado. Este umbral está comprendido típicamente entre el 0 y el 25%, dependiendo de la tolerancia de los dispositivos consumidores de gas, en la segunda red 140, al dihidrógeno.
El tanque 120 intermedio es, por ejemplo, una prolongación de la tubería 115 para el suministro de hidrógeno o un aumento en el diámetro de la sección transversal de dicha tubería 115 para almacenar un volumen de dihidrógeno.
El tanque 120 intermedio es, en variantes, un tanque dedicado colocado entre la tubería 115 y el medio 130 de inyección.
Como puede entenderse, el tanque 120 intermedio permite el almacenamiento local de dihidrógeno al nivel del medio 130 de inyección.
Este tanque 120 intermedio permite que, en caso de escasez de suministro de dihidrógeno, el dispositivo 10 funcione siempre que el tanque 120 intermedio contenga dihidrógeno.
Para almacenar una forma de energía en la red de gas natural, se inyecta dihidrógeno en este gas natural.
Para realizar esta inyección, el tanque 120 de almacenamiento temporal de dihidrógeno se alimenta con dihidrógeno a través de la línea 115 de alimentación.
Esta línea 115 de alimentación es, por ejemplo, una tubería sellada alimentada por un módulo de electrólisis (no mostrado) de agua, cuyo dihidrógeno producido ingresa en la línea 115 de alimentación. En particular, este módulo de electrólisis se puede alimentar con electricidad mediante un exceso de energía eléctrica producida, por ejemplo, por una turbina eólica.
En variantes, la línea 115 de alimentación está conectada a una unidad de producción de dihidrógeno local o remota.
El depósito 120 se forma:
- mediante una extensión de la línea 115 de alimentación cerca del medio 130 de inyección,
- mediante una ampliación de la línea 115 de alimentación cerca del medio 130 de inyección o
- por un depósito dedicado independiente de la capacidad de retención de la línea 115 de alimentación.
El sensor 125 es, por ejemplo, un caudalímetro que mide el caudal de gas natural que pasa por la línea 110 de gas. Este sensor 125 proporciona una señal representativa del caudal medido, transmitiéndose esta señal a un medio de control del medio 130 de inyección, como un dispositivo 150 automático, por ejemplo.
El medio 130 de inyección regulado comprende, por ejemplo, un medio para regular la presión del dihidrógeno y un medio para regular el caudal. El medio de regulación de presión es, por ejemplo, una estación para expandir el dihidrógeno. El medio de regulación del caudal es, por ejemplo, una válvula controlada por el medio de control. Este medio 130 de inyección recibe una orden de apertura para inyectar una cantidad o un volumen de dihidrógeno determinado en función del caudal medido por el sensor 125. La válvula utilizada puede ser de cualquier tipo de válvula para manipular fluido, en particular gas. Esta válvula permite la alimentación de boquillas de inyección de dihidrógeno en el flujo de gas natural que pasa por la línea 110 de gas.
En variantes, el medio 130 de inyección comprende una válvula de retención de dihidrógeno (no mostrada) de modo que el dihidrógeno que sale del gas que sale de la tubería 110 no regresa al depósito 120.
El volumen inyectado se determina de tal manera que este volumen, o la correspondiente cantidad de dihidrógeno, represente una proporción predeterminada del volumen, o respectivamente de la cantidad, de la mezcla producida. Así, cuanto mayor sea el flujo de gas natural, mayor será el volumen o la cantidad de dihidrógeno inyectado.
En realizaciones, como la mostrada en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende, entre una salida del depósito 120 y el medio 130 de inyección, un caudalímetro 220 para medir el caudal y el volumen de dihidrógeno liberado del depósito 120. Preferiblemente, una señal representativa de las medidas realizadas por el caudalímetro 220 se transmite al dispositivo 150 automático.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el medio 130 de inyección comprende una válvula 225 de inyección, preferiblemente motorizada, aguas abajo del depósito 120. Esta válvula 225 de inyección está controlada por un medio de control, preferentemente constituido por el dispositivo 150 automático.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el medio 130 de inyección comprende una válvula 230 de purga del dihidrógeno del depósito 120 cuando tanto la válvula del medio 130 de inyección como la válvula de drenaje 230 están abiertas. Esta válvula 230 de purga está controlada por un medio de control, preferiblemente constituido por el dispositivo 150 automático.
La mezcla de gas natural y dihidrógeno se suministra a la segunda red 140 por los medios 135 de alimentación. Este medio de alimentación es, por ejemplo, una salida 110 de la tubería conectada dentro de una tubería, formando la segunda red 140.
El sensor 185 está formado, por ejemplo, por un muestreador 215 de la muestra de mezcla, y de un módulo denominado “laboratorio de análisis”. El muestreador 215 es, por ejemplo, una derivación de la línea 110 de gas. Esta derivación es, preferiblemente, de sección pequeña en comparación con la sección de la línea 110 de gas.
Se entiende por “característica de una composición” tanto la cantidad, determinada en volumen, proporción o cantidad propiamente dicha, de cada elemento que integra la composición como las características derivadas que pueden calcularse en función de las cantidades d 'elementos en la composición.
El laboratorio de análisis determina la composición del gas natural mediante:
- metano,
- dihidrógeno,
- dioxígeno,
- agua y/o
- tetrahidrotiofeno.
Preferiblemente, este laboratorio de análisis también determina las siguientes características:
- el índice de Wobbe,
- la densidad y/o
- el poder calorífico superior (abreviado “PCS”).
En las variantes preferidas, este laboratorio de análisis también determina una composición en:
- dióxido de carbono,
- sulfuro de hidrógeno y/u
- oxisulfuro de carbono.
Si al menos una de las características captadas no se ajusta a una característica típica correspondiente, determinada por al menos un intervalo de valores de aceptabilidad, la mezcla se ventila.
Por el contrario, si cada característica es correcta, la mezcla se suministra al medio 135 de alimentación.
Así, se entenderá que el dispositivo 10 objeto de la presente invención permite alimentar la segunda red 140 con una mezcla de gas natural y dihidrógeno. Cuando se consume la segunda red 140, se transfiere gas natural desde la primera red 105 y se mezcla con dihidrógeno. La presencia del tanque 120 de almacenamiento intermedio permite beneficiarse, en caso de pico de consumo en la segunda red 140, de un suministro de dihidrógeno que permite suministrar temporalmente una mezcla a la segunda red 140.
Además, la segunda red 140 es completamente independiente de la primera red 105 de gas natural únicamente alimentada por el dispositivo objeto de la presente invención. Por tanto, el hidrógeno está confinado dentro de un perímetro restringido.
En realizaciones preferidas, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende:
- un volumen 180 para el almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, en donde el sensor 185 de al menos una característica de una composición detecta al menos una característica de la composición de la mezcla almacenada en el volumen de almacenamiento temporal y
- un medio 150 para controlar una válvula 190 de alimentación de la mezcla a la segunda red según cada característica de la composición captada,
estando configurado el volumen de almacenamiento para retener la mezcla almacenada durante un período correspondiente a un período de funcionamiento del sensor de al menos una característica de la composición de la mezcla de gases.
El volumen de almacenamiento 180 es, por ejemplo, un depósito que comprende una entrada (no mostrada) y una salida (no mostrada). La entrada de este depósito 180 se coloca aguas abajo del lugar donde se mezclan el gas natural y el dihidrógeno y la salida de este depósito 180 está aguas abajo de la entrada y aguas arriba del medio 135 de alimentación.
El medio 135 de alimentación y el sensor 185 están dispuestos de manera que la mezcla de gases que se analiza circule en el medio 135 de alimentación en un tiempo menor que el tiempo de análisis de la mezcla. Por tanto, si la mezcla no está conforme, se evacúa antes de su inyección en la segunda red 140.
Cuando cada característica de la composición captada 185 corresponde a un valor, o intervalo de valores, determinado cumpliendo unas especificaciones de calidad de composición predeterminadas, el medio 150 de control autoriza el suministro a la segunda red 140 de la mezcla presente en el volumen 180.
Este medio 150 de control es, por ejemplo, un circuito electrónico que controla la apertura o el cierre de una válvula 190. Este medio 150 de control se combina preferiblemente con el dispositivo 150 automático para centralizar el medio de control del dispositivo 10.
El umbral predeterminado se determina en función de la composición de la mezcla, en particular con respecto a los compuestos enumerados anteriormente, pero también las características físicas de la composición captada que se pueden calcular.
Por ejemplo, además de un umbral máximo de proporción de hidrógeno, la mezcla debe contener entre 25 y 40 mg/m3 de tetrahidrotiofeno para garantizar la seguridad. Fuera de este intervalo, la mezcla se considera inutilizable.
La mezcla se suministra a la segunda red 140 cuando se cumplen todas las especificaciones predefinidas.
La proporción de dihidrógeno está regulada, por ejemplo, por un umbral máximo y no mínimo.
La válvula 190 controlada por el medio de control 150 está en la interfaz entre la tubería 110 y el interior de la segunda red 140. Esta válvula 190 está ubicada aguas abajo de la salida 180 del volumen de almacenamiento y aguas arriba del medio 135 de alimentación.
En realizaciones, como la mostrada en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende un medio 210 de purga de la mezcla contenida en el volumen 180. Este medio purga de purga 210 es, por ejemplo, una válvula motorizada conectada a una derivación de la línea 110 de gas, estando posicionada esta derivación aguas abajo de la salida del volumen 180.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende:
- una línea 145 de derivación del tubo 110 de conexión atravesado por una parte del flujo de gas natural desde la primera red 105 a la segunda red de distribución 140 y
- un medio 150 de control de una válvula 155 para abrir o cerrar la línea de derivación en función del cumplimiento de cada característica detectada a partir de la composición de la mezcla con respecto a al menos un intervalo de características predeterminadas.
La entrada (no mostrada) de la línea 145 de derivación se coloca, por ejemplo, aguas arriba del lugar de la mezcla entre el dihidrógeno y el gas natural. La salida (no mostrada) de la línea 145 de derivación se coloca corriente arriba del medio 135 de alimentación.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, la salida de la línea 145 de derivación se coloca corriente abajo de la salida del volumen 180 para el almacenamiento temporal de la mezcla.
El medio 150 de control es, por ejemplo, el dispositivo 150 automático. En variantes, el medio 150 de control es una unidad de cálculo separada del dispositivo 150 automático. Este medio 150 de control controla la apertura o el cierre de la válvula 155 en función del cumplimiento de cada característica detectada de la composición de la mezcla con respecto a al menos un intervalo predeterminado de características.
La línea de derivación permite alimentar la segunda red 140 con gas natural cuando el contenido de dihidrógeno registrado por el laboratorio supera el umbral predeterminado. La mezcla no conforme se envía a la atmósfera o se quema y luego se suministra gas natural a la segunda red 140.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende un medio 165 de expansión del gas que entra en la línea 145 de derivación. Este medio 165 de expansión es, por ejemplo, una estación de expansión para reducir la presión del gas natural. Este medio 165 de expansión permite evitar que el dihidrógeno regrese a la primera red 105.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende un sensor 160 para la presión del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio 120, la apertura o cierre de la línea 145 de derivación siendo controlado, por ejemplo, en función de la presión detectada.
Cuando el tanque de almacenamiento intermedio 120 está vacío, la línea de derivación 145 está abierta, por ejemplo. En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende, aguas arriba del medio 130 de inyección, un medio 165 de expansión del gas natural que pasa a través del tubo 105 de conexión. El medio 165 de expansión es, por ejemplo, una estación de expansión de gas para reducir la presión del gas natural que entra en la línea 110 de gas.
En realizaciones, como la mostrada en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende un mezclador 170 de la mezcla de gas natural procedente del tubo de conexión 110 y del dihidrógeno. Este mezclador 170 puede ser una cavidad de mezcla de la línea 110 de gas. Este mezclador 170 también puede estar equipado con un dispositivo de mezcla estático o dinámico.
Se entiende por “mezclador 170” un dispositivo estático o dinámico que permite mezclar el dihidrógeno con el flujo de gas natural.
En realizaciones, como la mostrada en la Figura 1, el dispositivo 10 comprende un sensor 195 del caudal de gas que entra en la segunda red 140. Este sensor 195 es, por ejemplo, un caudalímetro.
En realizaciones, como la que se muestra en la Figura 1, el dispositivo 10 tiene dos entradas, 200 y 205, que conectan la tubería 110 para la conexión a la primera red 105 de distribución. Estas dos entradas, 200 y 205, corresponden respectivamente a una línea primaria ya una línea de alimentación secundaria para la línea 110 de gas. Cada entrada, 200 y 205, es, por ejemplo, una válvula motorizada configurada para permitir o bloquear la entrada de gas desde la primera red 105 a la línea 110 de gas.
El dispositivo 150 automático es, por ejemplo, un dispositivo que comprende una memoria (no mostrada), una unidad informática (no mostrada) y un medio (no mostrado) para transmitir órdenes y/o información.
Este dispositivo 150 automático está configurado para recibir señales representativas de medidas realizadas por al menos uno de los siguientes elementos:
- el sensor 125 del caudal del gas natural,
- el caudalímetro 220,
- el sensor 185 de al menos una característica de la composición de la mezcla y/o
- el sensor 195 del flujo de gas suministrado a la segunda red 140.
Este dispositivo 150 automático está configurado para emitir comandos, en forma de señales transmitidas por cable o inalámbricamente, a al menos uno de los siguientes:
- la válvula que abre o cierra una primera entrada 200 de la línea 110 de gas,
- la válvula que abre o cierra una primera entrada 205 de la línea 110 de gas,
- la válvula 225 de inyección,
- la válvula 230 de purga,
- el medio 130 de inyección,
- la válvula 190 de alimentación de la mezcla a la segunda red 140 y/o
- el medio 210 de purga de la mezcla en volumen 180.
Se ve en la Figura 2, que no está en escala, una vista esquemática de una segunda realización del dispositivo 20 de la presente invención. En esta segunda realización, el dispositivo 20 comprende un único medio 165 de expansión colocado aguas arriba de las entradas 200 y 205. Este medio 165 de expansión es entonces común tanto a la línea 110 de gas como a la línea 245 de derivación.
En esta segunda realización, la entrada (no mostrada) de la línea 245 de derivación se coloca aguas abajo de las entradas 200 y 205, y aguas arriba del mezclador 170 o del lugar de mezcla entre el dihidrógeno y el gas natural. En la Figura 3, que no está en escala, se muestra una vista esquemática de una tercera realización del dispositivo 30 objeto de la presente invención. En esta tercera realización, la línea 345 de derivación es independiente de la línea 110 de gas. La entrada (no mostrada) de la línea 345 de derivación se coloca en la primera red 105, mientras que la salida (no mostrada) está posicionada en la segunda red 140.
Esta línea 345 de derivación comprende, al igual que la línea 145 de derivación descrita con referencia a la Figura 1, una válvula 155 para abrir o cerrar la línea 345 de derivación y un medio 165 de expansión del gas natural que entra en la línea 345 de derivación.
Se observa, en la Figura 4, en forma de diagrama de flujo, las etapas de una realización particular del procedimiento de inyección 40 objeto de la presente invención. Este procedimiento 40 para inyectar dihidrógeno en un flujo de gas natural que se origina en una primera red de distribución de gas natural comprende:
- una etapa 405 de tomar gas natural de la primera red de distribución en una tubería de conexión atravesada por un flujo de gas natural,
- una etapa 410 de alimentación de dihidrógeno a un tanque de almacenamiento intermedio de dihidrógeno, - una etapa 415 de medición del caudal del flujo de gas natural que pasa por la tubería de conexión,
- una etapa 420 de inyección regulada del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio en el gas muestreado, en función del caudal,
- una etapa 435 de capturar al menos una característica de una composición de la mezcla de gases y
- una etapa 425 de alimentación de la mezcla de gas natural y dihidrógeno inyectada a una segunda red de distribución de gas natural en función de cada característica de la composición de la mezcla captada.
En realizaciones, como la que se muestra con referencia a la Figura 4, el procedimiento 40 comprende:
- una etapa 430 de almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno en un volumen de almacenamiento temporal, ejecutándose la etapa 435 de captura en este volumen de almacenamiento temporal y - una etapa 440 de control de la alimentación de la mezcla almacenada en la segunda red en función de cada característica de la composición captada.
Este procedimiento 40 se lleva a cabo, por ejemplo, mediante la implementación del dispositivo, 10, 20 o 30, descrito con referencia a una de las Figuras 1,2 o 3.
Así, como se entenderá al leer la descripción anterior, la presente invención permite realizar las funciones de una estación de red convencional, es decir, garantizar la continuidad y seguridad del suministro de gas, además de funciones específicas de la inyección de dihidrógeno, como la producción de una mezcla homogénea que respete un contenido de hidrógeno predeterminado, un análisis de la conformidad de la mezcla y un sistema autónomo.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (10, 20, 30) de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red (105) para la distribución de gas natural, caracterizado porque comprende:
- una línea (110) de gas configurada para conectarse a la primera red de distribución atravesada por un flujo de gas natural,
- una línea (115) de alimentación de dihidrógeno que comprende un depósito (120) para el almacenamiento intermedio de dihidrógeno,
- un sensor (125) del caudal del gas natural que pasa a través de la tubería de conexión que proporciona una señal representativa del caudal medido,
- un medio (130) de inyección regulada del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio, en el gas que pasa por la tubería de conexión, en función del caudal medido, para formar una mezcla de gases, - un sensor (185) de al menos una característica de una composición de la mezcla de gases,
- un medio (135) de alimentación de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno, inyectado en una segunda red (140) de distribución de gas natural,
- un medio (150) de control configurado para realizar una comparación de cada una de dichas características de la composición de la mezcla captada con un intervalo de valores determinados para dicha característica,
- un volumen (180) de almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno,
- una válvula (190) de alimentación de la mezcla a la segunda red,
caracterizado porque
- el sensor (185) de al menos una característica de una composición capta la al menos una característica de la composición de la mezcla almacenada en el volumen de almacenamiento temporal y
- la válvula de alimentación de la mezcla en la segunda red está conectada al medio de control,
- el medio (150) de control de la válvula (190) de alimentación de la mezcla a la segunda red está configurado para autorizar el suministro a la segunda red cuando cada característica de la composición captada se corresponde con el intervalo de valores determinados para dicha característica, y
estando configurado el volumen de almacenamiento para retener la mezcla almacenada durante un período correspondiente a un período de funcionamiento del sensor de al menos una característica de la composición de la mezcla de gases.
2. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio (130) de inyección regulada comprende un medio para regular la presión del dihidrógeno y un medio para regular el caudal del dihidrógeno inyectado.
3. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende:
- una línea (145, 245, 345) de derivación de la tubería de conexión (110) atravesada por parte del flujo de gas natural desde la primera red a la segunda red de distribución y
- un medio (150) de control de una válvula (155) de apertura o cierre de la línea de derivación en función de la conformidad de cada característica captada de la composición de la mezcla con respecto al menos a un intervalo de características predeterminadas.
4. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende un sensor (160) de presión del dihidrógeno almacenado en el tanque (120) para el almacenamiento intermedio, en donde la apertura o el cierre de la línea (145, 245, 345) de derivación se controla en función de al menos la presión captada.
5. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende, aguas arriba del medio (130) de inyección, un medio (165) de expansión del gas natural que pasa por la tubería (105) de conexión.
6. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende un mezclador (170) de la mezcla de gas natural de la tubería (110) de conexión y el dihidrógeno.
7. Dispositivo (10, 20, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende un sensor (195) del caudal de gas que entra en la segunda red (140).
8. Procedimiento (40) de inyección de dihidrógeno en un flujo de gas natural desde una primera red de distribución de gas natural, caracterizado porque comprende:
- una etapa (405) de extracción de gas natural de la primera red de distribución en una tubería de conexión atravesada por un flujo de gas natural,
- una etapa (410) de alimentación de dihidrógeno a un tanque de almacenamiento intermedio de dihidrógeno, - una etapa (415) de medición del caudal del flujo de gas natural que pasa por la tubería de conexión,
- una etapa (420) de inyección regulada del dihidrógeno almacenado en el tanque de almacenamiento intermedio en el gas extraído, en función del caudal, para formar una mezcla de gases,
- una etapa (435) de captura de al menos una característica de una composición de la mezcla de gases, caracterizado porque el procedimiento comprende
- una etapa (425) de alimentación de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno inyectada a una segunda red de distribución de gas natural en función de la comparación de cada una de dichas características de la composición de la mezcla captada con un intervalo de valores determinados para dicha característica,
- una etapa (430) de almacenamiento temporal de la mezcla de gas natural y de dihidrógeno en un volumen de almacenamiento temporal, en donde la etapa (435) de captura se implementa en este volumen de almacenamiento temporal y
- una etapa (440) de control de la alimentación de la mezcla almacenada en la segunda red cuando cada característica de la composición captada se encuentra dentro de un intervalo de valores determinados para dicha característica.
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