为什么不是所有“工业用户”都适合天然气掺氢？

天然气管道掺氢的几点思考

Part 01

为什么天然气管道要“掺氢”

在“双碳”目标和氢能产业发展的背景下，将一定比例的氢气掺入现有天然气管网，被视为绿氢规模化消纳和低成本输送的重要路径。相比新建纯氢管道，利用现有天然气管网进行低比例掺氢，可以在较短时间内形成氢能输送能力，降低基础设施投资压力。国际能源署曾指出，氢气可以掺入现有天然气网络，在建筑供热、商业用户和城市燃气系统中形成一定脱碳潜力。

从我国情况看，天然气掺氢正在从实验验证走向示范应用。天然气掺氢后，燃气从单一化石燃料向“甲烷—氢气混合燃料”转变，其物理化学性质、燃烧特性、计量方式、终端设备适应性都会发生变化。因此，终端用户是掺氢天然气能否规模化应用的最后一道关口，对于终端用户而言，问题并不只是“能不能输”，更关键的是“能不能安全、稳定、准确、经济地用”。

Part 02

掺氢首先改变的是“气质”：

热值、华白数和燃烧特性

氢气与天然气的主要成分甲烷相比，具有三个显著差异：单位体积热值低、火焰传播速度快、点火能量低。氢气掺入天然气后，混合气体的热值会下降，华白数也会发生变化。华白数是判断不同燃气能否在同一燃具上互换使用的重要指标，直接关系到燃烧器热负荷、空气过剩系数、火焰稳定性和污染物排放。相关研究指出，氢气加入天然气后会改变华白数和燃烧速度，进而影响终端燃烧设备的互换性。

对居民用户来说，这种变化可能表现为火焰形态、火力大小、热水器出水温度稳定性、壁挂炉燃烧控制状态等细微差异。低比例掺氢时，多数用户可能难以感知明显变化；但当掺氢比例升高，燃气具是否仍能保持稳定点火、无回火、无脱火、无异常一氧化碳排放，就需要通过系统测试验证。

英国HyDeploy①项目是国际上较有代表性的居民端验证项目。其目标是在不更换用户燃具的情况下，验证最高20%体积比氢气掺混天然气在低压燃气管网中的安全性。项目报告称，20%氢气掺混天然气在试验条件下可供用户正常使用，且无需更换既有燃气具。 但这并不意味着所有国家、所有气源、所有燃具都可以直接照搬20%的比例。不同地区天然气组分、燃具标准、安装环境、用户设备老化程度差异较大，必须进行本地化适应性评价。

Part 03

对终端用户的思考

一.居民用户：灶具、热水器、壁挂炉

居民用户最关心三个问题：是否安全、是否好用、是否需要换设备。

从现有研究看，低比例掺氢对多数现代居民燃气具的影响相对可控。HyDeploy①、DVGW②以及多项终端设备试验均显示，在一定掺氢范围内，家用灶具、热水器、锅炉等设备可以维持基本燃烧性能。2025年一项研究汇总了74种以居民设备为主的天然气终端设备试验，结果显示多数设备可以适应最高20%氢气掺混比例。

但“多数设备可适应”不等于“所有设备无风险”。终端设备的风险主要集中在以下几个方面。

回火风险

氢气火焰传播速度显著高于甲烷，若燃烧器设计、喷嘴结构或一次空气系数不匹配，火焰可能向燃烧器内部传播，形成回火。对于老旧灶具、非标燃具、私自改装设备，风险更值得关注。

脱火和熄火保护问题 

气体组分变化可能影响火焰稳定性，尤其是在小火工况、低压波动、通风条件不佳的场景下，可能增加异常熄火概率。因此，带有可靠熄火保护装置的燃具更适合掺氢天然气环境。

一氧化碳和氮氧化物排放变化

理论上，氢气不含碳，掺氢后单位体积燃气的碳含量下降，有利于减少二氧化碳排放和部分一氧化碳生成。但氢气燃烧温度、火焰速度和空气混合状态变化，也可能影响氮氧化物生成。NREL③报告指出，随着氢气含量增加，混合燃气的热值、反应活性和排放特征均会发生变化，需要结合具体设备进行评估。

热负荷和用户体验变化 

氢气单位体积热值低，掺氢后同体积燃气所含能量下降。如果燃具仍按体积流量供气，理论上热输入可能降低；但由于氢气燃烧速度快、火焰特性变化，实际表现取决于燃具结构、调压状态和燃烧控制方式。欧洲THyGA④项目指出，对于瞬时式热水器等设备，如果原设计功率余量较小，掺氢导致的最大热输出变化可能影响热水舒适性。

因此，对居民用户而言，燃气企业和监管部门必须提前完成燃具适应性、安全保护、入户端压力、泄漏报警、用户告知等系统性验证。

二.商业用户：餐饮、锅炉房和公共建筑

商业用户的燃气设备类型更复杂，包括商用灶具、蒸箱、热水锅炉、采暖锅炉、洗衣房设备、中央厨房设备等。与居民设备相比，商业设备运行时间长、负荷波动大、燃烧器功率更高，因此对燃气组分变化更敏感。

对于餐饮用户，掺氢天然气可能影响火焰形态和热效率。中餐猛火灶、低压大气式燃烧器、红外燃烧器等设备，对火焰稳定性和喷嘴适配性要求较高。如果掺氢比例升高，可能需要重新校核喷嘴、风门、一次空气系数和燃烧工况。

对于公共建筑锅炉，尤其是大型热水锅炉和蒸汽锅炉，影响重点在燃烧器调节范围、氧含量控制、烟气排放、低氮燃烧器适配性等方面。掺氢后燃料燃烧速度加快，火焰形态可能缩短，部分燃烧器可能需要调整燃气阀组、空气配比和控制程序。

对于医院、学校、酒店等连续用气单位，掺氢天然气还涉及供热可靠性和设备维护周期。如果燃气企业在未充分评估的情况下改变气质，可能导致设备调试频率增加、运行效率波动，甚至影响关键场所的供热保障。

因此，商业用户不应简单套用居民用户的结论。对高负荷、长周期运行设备，应按“设备清单—燃烧器类型—掺氢比例—排放测试—安全联锁—运维方案”的流程逐项评估。

三.工业用户：不是所有用户都适合直接掺氢

工业终端是掺氢天然气影响最复杂的领域。工业用户包括燃气锅炉、工业窑炉、燃气发动机、燃气轮机、热处理炉、玻璃炉、陶瓷窑炉、化工原料气用户等。不同设备对燃气组分变化的容忍度差异很大。

我国相关研究指出，燃气器具、燃气轮机、锅炉、工业窑炉等终端用能设备因燃烧性能不同，对掺氢天然气的适应程度并不一致，需要考虑掺氢后的燃气互换性以及燃烧特性影响。

其中，燃气轮机和燃气发动机通常是最敏感的终端设备之一。氢气火焰速度快、点火能低、可燃范围宽，可能引发回火、燃烧振荡、NOx升高、控制系统不适配等问题。EPRI⑤和其他研究均指出，燃气轮机掺氢能力取决于具体燃烧系统，必须通过设备制造商评估和现场测试确认。

对于把天然气作为原料而非燃料的用户，例如制氢、合成氨、甲醇、部分化工装置，掺氢天然气还会改变原料组成和工艺平衡。这类用户不能只从燃烧角度评价，还必须从工艺控制、产品质量、催化剂适应性、物料衡算等方面重新核算。

因此，工业用户端应建立分级管理机制：普通低压燃烧设备可在试验验证后逐步适应；高温窑炉、燃气轮机、发动机、化工原料气用户应列为重点用户，实施“一户一策”。

Part 04

对燃气计量的思考

掺氢天然气规模化后，能量计量或热值修正的重要性会明显提高。我国《掺氢管输天然气质量和计量技术指南》相关资料指出，掺氢会影响不同类型计量设备，其中热式流量计受热导率变化影响较大，需要结合工况进行复杂修正；超声流量计、孔板流量计等也需要考虑气体组分、压缩因子、声速、密度变化。

对居民用户而言，短期内低比例掺氢可能不会明显改变家用膜式燃气表的计量性能。对工商业用户而言，特别是大用户贸易结算，应逐步建立在线气相色谱、热值仪、氢含量监测、能量计量和结算修正机制。

Part 05

对安全管理的思考：

泄漏、报警、通风和应急体系都要升级

氢气的分子小、扩散快、点火能低、可燃范围宽。掺入天然气后，混合气的泄漏扩散行为和点火风险会发生变化。NREL③报告和多项研究均指出，掺氢比例升高会改变泄漏、燃烧和材料适应性风险，需要结合管网压力、材料、连接件、阀门、终端设备进行系统评价。

对终端用户来说，安全影响主要体现在四个环节。

户内泄露识别 

氢气本身无色无味，天然气依赖加臭剂识别泄漏。掺氢后是否仍能维持足够的加臭效果，需要验证加臭剂在混合气中的扩散、吸附和嗅辨性能。欧洲燃气技术组织MARCOGAZ⑥已将天然气/氢气混合气和纯氢加臭作为专门议题研究。

报警器适配性  

现有居民和商业场所使用的可燃气体报警器，多按甲烷或天然气环境设计。掺氢后，报警器对混合气的响应灵敏度、报警阈值和安装位置是否适配，需要重新校验。氢气上浮扩散快，局部聚集位置可能与传统天然气泄漏场景不同。

阀门、软管、密封件和连接件适应性

氢气分子更小，可能提高某些密封薄弱点的泄漏概率。居民端橡胶软管、灶前阀、螺纹连接、表后管等部位，应重点排查老化、松动、非标安装问题。

应急处理方式调整

掺氢天然气泄漏后，现场检测、隔离、通风、抢修、复供流程都需要纳入氢气特性。尤其在地下空间、半封闭厨房、管井、地下商业场所等受限空间，混合气积聚风险更高，应强化通风和监测。

Part 06

对碳减排的影响：有价值，但不能夸大

掺氢天然气的减碳逻辑很直接：用不含碳的氢气替代一部分含碳天然气，燃烧端二氧化碳排放下降。但这种下降并非与体积比例等比例对应。

例如，20%体积比掺氢并不意味着二氧化碳排放减少20%。原因在于氢气单位体积热值远低于天然气，20%体积掺氢对应的能量占比明显低于20%。因此，从终端用户角度看，掺氢的减碳效果更适合被理解为“渐进式降碳”，而不是“深度脱碳”。

HyDeploy①项目曾估算，若英国全国天然气网络采用20%体积比掺氢，每年可减少约600万吨二氧化碳排放。 我国也有报道测算，如果全国城镇燃气实现10%掺氢比例，每年可减少约3000万吨二氧化碳排放。 这些数据说明掺氢具有现实减碳意义，但其前提是氢气来源必须低碳。如果氢气来自高碳化石能源且未进行碳捕集，终端减排可能被上游排放抵消。

因此，评价掺氢天然气不能只看燃烧端，还要看氢气来源。绿氢、电解水制氢、可再生能源消纳、制氢成本和全生命周期碳排放，是判断其环境价值的关键。

Part 07

对燃气企业和监管部门的建议

建立终端设备分类清单

居民灶具、热水器、壁挂炉、商用灶具、锅炉、燃气轮机、工业窑炉、化工原料气用户应分类管理，不应采用统一掺氢上限。

优先开展低比例、分区域、可回退示范

建议从封闭性强、用户类型清晰、设备台账完整的区域开始试点，逐步扩大范围。示范项目应设置气质在线监测、用户端排放监测、设备适应性评估和事故应急预案。

推动能量计算

终端用户尤其是工商业用户，应逐步建立热值修正和能量结算机制。

完善用户侧安全标准

掺氢后，燃气报警器、加臭剂、软管、阀门、调压器、燃具标准都需要补充适配要求。特别是户内燃气系统，应将老旧燃具更新、金属波纹管替代橡胶软管、安装可燃气体报警装置作为基础措施。

强化重点用户“一户一策”

医院、学校、酒店、集中供热站、工业窑炉、燃气轮机、电厂、化工用户等不应被动接受统一气质变化，而应提前完成技术评估、合同约定和运行调试。

结语：

掺氢不是简单“往天然气里加氢”

而是燃气系统升级

天然气管道掺氢表面看是燃气成分变化，实质上是城市燃气系统从传统天然气时代向低碳气体时代过渡。它不仅影响火焰和热值，也影响计量结算、燃具标准、用户安全、应急抢修、价格机制和监管体系。

从现有国内外研究和示范经验看，低比例掺氢具备一定可行性，但对于商业和工业用户，尤其是高负荷、高温、高精度工艺用户，掺氢带来的影响更复杂，必须谨慎评估。

因此，天然气管道掺氢的推广路径不应是“一掺了之”，而应是“气源可追溯、比例可控制、设备可适配、计量可修正、风险可管理、用户可感知”。只有这样，掺氢天然气才能真正从示范项目走向安全、经济、公平的终端应用。

注：

①　HyDeploy 英国天然气掺氢示范项目 英国开展的低压天然气管网掺氢示范项目，主要验证最高约20%体积比氢气掺入天然气后，居民燃具是否仍可安全使用。

②　DVGW 德国燃气与水行业技术科学协会 全称为 Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches，是德国燃气和水务行业重要技术机构，参与燃气标准、氢能掺混、管网适应性等研究。

③　NREL 美国国家可再生能源实验室 National Renewable Energy Laboratory，是美国能源部下属国家实验室，研究可再生能源、氢能、储能、电力系统等。文章中引用其关于氢气掺混对燃气系统影响的报告。

④　THyGA 欧洲氢气与天然气终端设备适应性研究项目 全称通常理解为 Testing Hydrogen admixture for Gas Applications，重点研究天然气中掺氢后对家用和商业燃气设备的影响，例如锅炉、热水器、灶具等。

⑤　EPRI 是 Electric Power Research Institute 的缩写，中文通常译为 美国电力研究院 或 电力研究院。

⑥　MARCOGAZ 欧洲燃气行业技术协会，欧洲燃气行业技术组织，关注天然气、氢气、燃气安全、加臭、计量、管网运行等技术问题。

来源：中燃协科技委

为抢抓产业风口、凝聚行业共识、链接政产学研资源，特举办 “2026 第五届中国绿氢氨醇技术与应用发展论坛”。大会立足吉林、辐射全国，聚焦绿电、绿氢、生物质气化、绿氨、绿色甲醇、绿色航煤等前沿技术，深度探讨其在电力、化工、工业等领域的减碳降碳应用场景与商业化路径，全面推动我国能源绿色低碳转型与高质量发展。

1

【会议主题】

绿氢领航・氨醇赋能 —— 共筑能源安全与低碳新生态

02

【会议时间】

2026 年 6 月 24 日 - 26 日（周三至周五）

03

【会议地点】

中国・长春

04

【同期活动】

氢氨醇重点项目实地参观

05

【组织形式】

主 办：中国氢能100人论坛 | 吉林省风能太阳能学会

承 办：氢能观察 |氢能项目情报

规 模：300人

协办单位（拟邀）

中国电建吉林省电力设计院、中国能建东北电力设计院、中石油吉林化工工程有限公司、京能国际东北分公司、中能建松原氢能产业园、吉林大学、中科院应化所、国网吉林公司、吉电股份、华能吉林公司、上海电气绿源科技（吉林）有限公司等（排名不分先后）

热点议题

绿氢氨醇产业政策与区域布局：涵盖 “十五五” 产业布局、政策红利，以及吉林省本地绿氢氨醇政策解读与未来规划。

绿氢消纳场景协同：涵盖航空（SAF 燃料）、船运、电力、钢铁、化工、储能、零碳交通等多领域应用实践与探索。

绿氢氨醇项目商业化验证与应用：重点涉及中能建松原氢能产业园、吉电股份大安项目、上海电气洮南项目等落地案例，以及技术经济性、商业化验证分析。

绿氢氨醇核心技术突破与研发：包括电解水制氢（碱性 PEM 技术、核心部件）、生物质气化（循环流化床、高压气化、掺烧技术）等关键技术路径及进展。

可再生能源与绿氢氨醇产业耦合：聚焦风光储柔性制氢、可再生能源耦合制氢系统的优化与稳定性控制。

绿氢氨醇产业生态构建：包括设备国产化、行业标准认证、金融资本赋能、全球贸易机遇与挑战等产业发展支撑等。

四大核心宗旨，直击产业痛点

政策解读：权威拆解国家及地方绿氢氨醇最新政策、“十五五” 规划红利

技术引领：聚焦电解水制氢、合成氨 / 醇核心技术突破与装备国产化进展

产业对接：打通 “绿电 — 绿氢 — 绿氨 — 绿醇 — 终端应用” 全产业链供需壁垒

项目落地：推广吉林标杆经验，加速技术成果转化与产业投资合作

硬核议程

联系我们

满老师：18043147317

刘老师：13756043953

杨老师：13009104873

匡老师：13024500360