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EP4303481B1 - Vorrichtung und verfahren zum bereitstellen eines odorierten erdgas- und wasserstoff-gemisches - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bereitstellen eines odorierten erdgas- und wasserstoff-gemisches

Info

Publication number
EP4303481B1
EP4303481B1 EP23176725.2A EP23176725A EP4303481B1 EP 4303481 B1 EP4303481 B1 EP 4303481B1 EP 23176725 A EP23176725 A EP 23176725A EP 4303481 B1 EP4303481 B1 EP 4303481B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
gas
gas line
natural gas
odorized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP23176725.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4303481C0 (de
EP4303481A1 (de
Inventor
Sascha Niebialek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westnetz GmbH
Original Assignee
Westnetz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westnetz GmbH filed Critical Westnetz GmbH
Publication of EP4303481A1 publication Critical patent/EP4303481A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4303481C0 publication Critical patent/EP4303481C0/de
Publication of EP4303481B1 publication Critical patent/EP4303481B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/918—Counter current flow, i.e. flows moving in opposite direction and colliding

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus and a method for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line using a dual-fluid nozzle.
  • one known solution is to odorize natural gas transported in a gas pipeline with a liquid odorant, such as tetrahydrothiophene (THT), before it is withdrawn from the pipeline.
  • a liquid odorant such as tetrahydrothiophene (THT)
  • a device for odorizing a gas flow in a gas line comprising an injection device designed as a two-component nozzle for injecting a liquid odorant into the gas flow flowing through the gas line, as well as a method for odorizing a gas flow in a gas line, is known.
  • the device comprises means for providing the nozzle gas flow for operating the two-component nozzle through a nozzle feed line branching off from the gas line, through which a part of the The gas stream flowing through the gas line is fed to the two-component nozzle as a nozzle gas stream.
  • a gas preheater is provided in the nozzle feed line.
  • the device for odorizing a gas stream disclosed in this document is designed exclusively for odorizing natural gas.
  • a natural gas and hydrogen mixture can, for example, be transported via gas pipelines during a transitional period before natural gas is completely replaced by hydrogen.
  • the present disclosure is based on the object of providing an apparatus and a method for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture.
  • a device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture comprises a gas line and a two-component nozzle which is designed to inject odorized hydrogen and/or hydrogen and odorant into the gas line.
  • the gas pipeline can be any type of pipeline designed to carry natural gas.
  • it can be a gas pipeline in a local gas distribution network that supplies natural gas at reduced pressure from a high-pressure transmission network.
  • the device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture can, in particular, be located in a gas pressure control and metering station (GDRM) of a local gas distribution network.
  • GDRM gas pressure control and metering station
  • the dual-component nozzle can be an atomizing nozzle, which enables the atomization of a liquid odorant so that the odorant does not precipitate on the inner wall of the gas line.
  • the dual-component nozzle is an injection device, which is integrated, for example, in a dip tube.
  • the dual-component nozzle can achieve good atomization with small droplet size and a large surface area of the odorant, so that the odorant can be atomized and mixed with the hydrogen or the gas flow in the gas line.
  • atomization or evaporation/fogging of the odorant and mixing of the odorant with the hydrogen can take place in the dual-component nozzle, whereby the odorized Hydrogen is mixed with the natural gas in the gas line.
  • the atomization or evaporation/nebulization of the odorant can take place in the gas line upstream of the dual-fluid nozzle, so that the odorant is also mixed with the hydrogen and the natural gas in the gas line.
  • the odorant is usually a liquid odorant, for example tetrahydrotheophene (THT) or an odorant according to DIN EN ISO 13734.
  • odorization specifications are described in the German Association for Gas and Water (DVGW) Worksheet G 280.
  • DVGW German Association for Gas and Water
  • an evaporation body can be provided in the gas line, onto which the dual-fluid nozzle applies the odorant for better evaporation/nebulization.
  • hydrogen supplied to the dual-fluid nozzle can provide the pressure to atomize the odorant with the aid of the dual-fluid nozzle.
  • This is advantageous because the proportion of hydrogen in the odorized natural gas and hydrogen mixture tends to increase with equivalent energy consumption, so that the amount of odorant supplied is directly related to the amount of hydrogen supplied, not the amount of natural gas supplied. Consequently, a homogeneous mixture of natural gas, hydrogen, and odorant can be produced in a single step.
  • the dual-fluid nozzle disclosed here is thus an energy-efficient device for mixing odorant, hydrogen, and natural gas.
  • the device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture comprises a hydrogen source configured to supply hydrogen as a nozzle gas stream to a first inlet of the dual-fluid nozzle, and an odorant source configured to supply odorant to a second inlet of the dual-fluid nozzle.
  • the hydrogen source is a hydrogen tank connected to the first inlet of the dual-fluid nozzle via a hydrogen line. The connection between the hydrogen line and the first inlet can be established, for example, by means of a flange.
  • a tank containing odorant can be connected to the second inlet of the dual-fluid nozzle via a line, wherein a pump, for example, a piston pump, an injection pump, or a diaphragm pump, supplies the odorant to the second inlet of the dual-fluid nozzle.
  • a pump for example, a piston pump, an injection pump, or a diaphragm pump
  • the connection between the line and the second inlet can be established, for example, by means of a flange or another connection technology. Since the nozzle gas flow for nebulizing/atomizing the odorant through the dual-fluid nozzle originates from the hydrogen source, reliable evaporation/atomization of the odorant can be achieved.
  • an additional compressor or a nozzle gas flow branched from the gas line can be dispensed with.
  • the hydrogen in the hydrogen source, can be stored, for example, as follows: in gaseous form under high pressure in pressure tanks or underground cavern storage facilities, in liquid form in insulated cryogenic tanks, or adsorbed in suitable solid or liquid carrier media.
  • the dual-component nozzle may have an outlet, i.e., an injection opening, for injecting the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant into the gas line, wherein the outlet points in the flow direction of the gas line, so that the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant are injected into the gas line in the flow direction of the natural gas.
  • This allows the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant injected from the dual-component nozzle into the gas line to be injected into the gas stream in the same direction as the flow direction of the natural gas, enabling distribution of the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant over a relatively wide area of the gas line.
  • the orientation of the outlet of the dual-fluid nozzle in the flow direction of the gas line includes a deviation of up to +/- 10° from the flow direction of the natural gas in the gas line. In further embodiments, the orientation deviates by up to +/- 3°, up to +/- 5°, up to +/- 8°, up to +/- 11°, or up to +/- 15° from the flow direction of the natural gas in the gas line.
  • the outlet of the dual-fluid nozzle can point against the flow direction of the gas line, so that the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant are injected into the gas line against the flow direction of the natural gas.
  • the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant can meet the natural gas flow in a countercurrent direction, which leads to improved mixing of the components of the odorized natural gas and hydrogen mixture.
  • the orientation of the outlet against the flow direction of the gas line means that the orientation deviates by up to +/- 10° from the countercurrent direction of the natural gas in the gas line. In further embodiments, the orientation deviates by up to +/- 3°, up to +/- 5°, up to +/- 8°, up to +/- 11°, or up to +/- 15°.
  • the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant can be injected into the gas line perpendicular to the flow direction of the natural gas.
  • the orientation can deviate from the vertical direction by up to +/- 10°. In further embodiments, the orientation deviates by up to +/- 3°, up to +/- 5°, up to +/- 8°, up to +/- 11°, or up to +/- 15°.
  • a sub-element can also be arranged in the outlet of the dual-fluid nozzle.
  • the sub-element can be a conical sub-element.
  • the conical sub-element can be arranged centrally within the dual-fluid nozzle in or near the outlet of the dual-fluid nozzle and widen towards the outlet.
  • a mixer can be provided in the gas pipeline.
  • the mixer can be, for example, a baffle plate, a baffle sheet, or a metal skirt onto which the natural gas or the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant impinge.
  • the mixer can be used in the gas pipeline if the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant are injected into the natural gas pipeline in the direction of or opposite to the flow of the natural gas.
  • the mixer can be arranged between the two-component nozzle and an inner wall of the gas line.
  • the mixer can, for example, at least partially surround the two-component nozzle.
  • the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant can preferably be injected into the gas line counter to the flow direction of the natural gas.
  • the mixer can be conical and widen in the flow direction of the gas pipeline.
  • the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant can preferably be injected into the gas pipeline counter to the flow direction of the natural gas.
  • the device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture comprises a hydrogen line for supplying hydrogen to the two-component nozzle and means for supplying thermal energy from the hydrogen line into the gas line at a location in the gas line upstream of the two-component nozzle.
  • the thermal energy generated in the hydrogen pipeline can be fed into the gas pipeline, preventing valves in it from icing up.
  • the thermal energy from the hydrogen pipeline can be tapped upstream of the control valves in the hydrogen pipeline and/or the dual-fluid nozzle.
  • the thermal energy can be fed into the gas pipeline upstream of the control valves in the gas pipeline. This eliminates the need for additional heat generators to prevent icing in the gas pipeline.
  • the means for supplying thermal energy from the hydrogen line to the gas line comprise the following: a first heat exchanger configured to transfer thermal energy of the hydrogen flowing in the hydrogen line to a medium, a second heat exchanger configured to transfer thermal energy of the medium to natural gas flowing in the gas line, and a conveying means configured to move the medium from the first heat exchanger to the second heat exchanger.
  • the first heat exchanger can be arranged upstream of the two-fluid nozzle and respective valves in the hydrogen line.
  • the second heat exchanger can also be arranged upstream of respective valves in the gas line.
  • the medium can be, for example, water, oil, steam, air, or gas.
  • the conveying means can be a suitable pump.
  • a control system in particular an electrical controller, is preferably provided for controlling the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the conveying means.
  • the dual-fluid nozzle can comprise an inner feed configured to carry the odorant and an outer feed surrounding the inner feed configured to carry the hydrogen. This allows for reliable atomization (evaporation/nebulization) of the odorant.
  • the two-component nozzle may have an internal mixing area in which the odorant meets the hydrogen.
  • the atomization of the odorant and the mixing of the odorant with the hydrogen takes place in the Two-component nozzle.
  • the odorized hydrogen is then injected into the gas pipeline, where it mixes with the natural gas.
  • the odorant can contact the hydrogen in a region outside the dual-fluid nozzle, i.e., immediately before the outlet of the dual-fluid nozzle.
  • the atomization of the odorant and the mixing of the odorant with the hydrogen and natural gas take place outside the dual-fluid nozzle.
  • the object stated at the outset is further achieved by a method for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture using one of the devices described above, the method comprising: passing natural gas through the gas line, passing hydrogen to the two-fluid nozzle and passing odorant to the two-fluid nozzle.
  • the Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line by means of a two-component nozzle.
  • a natural gas source 50 Natural gas flows through a gas line 10.
  • a safety shut-off valve (SAV) 54 and a gas pressure regulator (GDR) 56 for reducing the gas pressure in the gas line 10.
  • a hydrogen source 30 is provided, which supplies hydrogen to an inlet 22 of a dual-fluid nozzle 20 via a line 32.
  • the hydrogen line 32 also comprises an SAV 34 and a GDR 36 for reducing the hydrogen pressure in the line 32.
  • an odorant tank 40 (for example an odorant container) is provided, which supplies odorant to an inlet 21 of the dual-fluid nozzle 20 via a line 42.
  • the SAVs 34 and 54 are designed to limit the pressure in the lines 32 and 10, in particular to prevent the pre-pressure from the natural gas source 50 or 52 from breaking through. of the hydrogen source 30. Accordingly, the GDRs 36 and 56 regulate or reduce the hydrogen and natural gas pressure, respectively.
  • a metering pump 44 is provided in the line 42.
  • the odorant is a liquid odorant, for example THT.
  • the dual-component nozzle 20 further comprises an outlet 23, which is designed to inject odorized hydrogen and/or hydrogen and odorant into the gas line 10.
  • the dual-component nozzle 20 is arranged in a dip tube (in Fig. 1 not shown) which extends into the gas line 10.
  • an evaporation body can be provided in the gas line 10 in front of the outlet 23 of the two-component nozzle 20 (in Fig. 1 not shown), to which the two-component nozzle 20 applies the odorant for better evaporation/atomization.
  • a local gas distribution network and/or a GDRM can be used in the device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture according to Fig. 1 may be provided, but are not shown therein, as they are known to those skilled in the art and are not essential to the implementation of the present invention.
  • the SAVs 34 and 54 and the GDRs 36 and 56 are optional elements of the device described in this embodiment for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture.
  • the device shown for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture can be used to easily provide an odorized natural gas and hydrogen mixture in the gas line 10.
  • reliable atomization (evaporation/nebulization) of the odorant and mixing of the odorant with the natural gas or hydrogen can be enabled.
  • the nozzle gas flow for the dual-fluid nozzle 20 is provided through the hydrogen line 32, an additional nozzle gas flow can be dispensed with.
  • providing the nozzle gas flow for the dual-fluid nozzle 20 through the hydrogen line 32 enables a simple and reliable increase in the proportion of hydrogen in the odorized natural gas and hydrogen mixture while maintaining sufficient odorization.
  • the dual-component nozzle 20 can achieve good atomization (evaporation/fogging) with small droplet size and large surface of the odorant so that the odorant can be finely atomized and reliably mixed with the hydrogen or natural gas in the gas line 10.
  • the Fig. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line.
  • the gas line can be the gas line shown in the embodiment of Fig. 1
  • the gas line 10 shown here may be Fig. 2 further shows a two-component nozzle 20, which is the one used in the embodiment of the Fig. 1 shown two-fluid nozzle 20.
  • natural gas 11 flows around the dual-component nozzle 20, i.e., the dual-component nozzle 20 is arranged in the gas line 10 or extends into the gas line 10.
  • the dual-component nozzle 20 comprises an inner feed 90, through which an odorant 41 flows, and an outer feed 91, through which hydrogen 31 flows.
  • the outer feed 91 surrounds the inner feed 90.
  • the dual-component nozzle 20 is designed such that the inner feed 90 guides the odorant 41 to a region 94 outside the dual-component nozzle 20, where the odorant 41 is atomized and mixed with the hydrogen 31 and the natural gas 11. Accordingly, a homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 results in the gas line 10.
  • the odorant 41 and the hydrogen 31 are injected into the gas line 10 in the flow direction of the natural gas 11, whereby the homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 is initially formed in a central region of the gas line 10 and subsequently spreads downstream of the two-component nozzle 20 in the gas line 10. With the aid of this injection arrangement, a reliable odorization of the natural gas and hydrogen mixture can thus be achieved.
  • the orientation of the two-component nozzle 20 or the outlet 23 of the two-component nozzle 20 is shown parallel to the gas line 10, i.e., in the flow direction of the gas line 10. However, it can also be provided that the orientation of the two-component nozzle 20 or the outlet 23 of the two-component nozzle 20 deviates by up to +/- 10° from the direction of extension of the gas line 10 or the flow direction of the gas line 10.
  • the Fig. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line.
  • the gas line can be the gas line shown in the embodiment of the Fig. 1
  • the gas line 10 shown here may be Fig. 3 further shows a two-component nozzle 20, which is the one used in the embodiment of the Fig. 1 shown two-fluid nozzle 20.
  • the embodiment of the Fig. 3 differs from the embodiment of the Fig. 2 in which the odorant 41 is atomized (nebulized) in a region 93 within the two-component nozzle 20, so that the hydrogen 31 is odorized within the two-component nozzle 20.
  • the two-component nozzle 20 comprises a sub-element 25 in the outlet 23.
  • the sub-element 25 is conical and arranged centrally within the dual-fluid nozzle 20 in the outlet 23 of the dual-fluid nozzle 20, with the conical shape widening towards the outlet 23 of the dual-fluid nozzle 20.
  • the sub-element 25 allows the odorized hydrogen to be distributed across the entire width of the gas line, as it deflects the odorized hydrogen to the side walls of the gas line 10. There, the odorized hydrogen encounters the natural gas 11, and a homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 is formed.
  • the sub-element 25 can also have a shape other than conical, as long as it is configured to deflect the odorized hydrogen from the outlet 23 of the dual-fluid nozzle 20 to the side walls of the gas line 10.
  • the odorized hydrogen is injected into the gas line 10 in the flow direction of the natural gas 11. This results in reliable mixing of the odorized hydrogen 31 with the natural gas 11, so that a homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 can be provided throughout the gas line 10.
  • the orientation of the dual-fluid nozzle 20 is parallel to the gas line 10, i.e., in the flow direction of the gas line 10. However, it can also be provided that the orientation of the dual-fluid nozzle 20 deviates by up to +/- 10° from the direction of extension of the gas line 10 or the flow direction of the gas line 10.
  • the orientation of the dual-fluid nozzle 20 in the gas line 10 can also be adapted to the deflection angle of the sub-element 25.
  • the two-component nozzle 20 shown can also be designed without a partial element 25.
  • the Fig. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line.
  • the gas line can be the gas line shown in the embodiment of the Fig. 1
  • the gas line 10 shown here may be Fig. 4 further shows a two-component nozzle 20, which is the one used in the embodiment of the Fig. 1 shown two-fluid nozzle 20.
  • the embodiment of the Fig. 4 differs from the embodiment of the Fig. 2 , in which the two-component nozzle 20 injects the odorant 41 and the hydrogen 31 into the gas line 10 against the flow direction of the natural gas 11.
  • the odorant 41 is atomized (nebulized) in the area 94 in front of the outlet 23 of the two-component nozzle 20 and mixes there with the hydrogen 31 (as in the embodiment of the Fig. 2 ).
  • the odorized hydrogen then impinges on the natural gas 11 in a countercurrent direction, so that a homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 is formed centrally in the gas line 10.
  • the odorized hydrogen 31 impinges on the natural gas 11 in a countercurrent direction and, together with the already formed homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95, is guided around the two-fluid nozzle 20 in the flow direction of the natural gas 11.
  • the impingement of the odorized hydrogen 31 in a countercurrent direction on the natural gas 11 enables a reliable formation of a homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95.
  • a mixer 80 can be provided in the gas line 10.
  • the mixer 80 can be, for example, a baffle plate, a baffle plate, or a sheet metal skirt, against which the homogeneous, odorized natural gas and hydrogen mixture 95 impinges and is further mixed.
  • the mixer 80 is arranged between the two-fluid nozzle 20 and the inner wall of the gas line 10 and surrounds (at least partially) the two-fluid nozzle 20.
  • the mixer 80 is conical and widens outward in the flow direction of the natural gas 11 in the gas line 10.
  • the orientation of the two-component nozzle 20 or the outlet 23 of the two-component nozzle 20 is shown parallel to the gas line 10, i.e., opposite to the flow direction of the gas line 10. However, it can also be provided that the orientation of the two-component nozzle 20 or the outlet 23 of the two-component nozzle 20 deviates by up to +/- 10° from the direction of extension of the gas line 10 or the flow direction of the gas line 10.
  • the Fig. 4 The arrangement shown can also be designed without mixer 80.
  • the Fig. 5 shows a schematic representation of a fourth embodiment of providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line.
  • the gas line can be the gas line shown in the embodiment of Fig. 1 shown Gas line 10.
  • the Fig. 5 further shows a two-component nozzle 20, which is the one used in the embodiment of the Fig. 1 shown two-fluid nozzle 20.
  • the embodiment of the Fig. 5 differs from the embodiment of the Fig. 3 , in which the two-component nozzle 20 injects the odorized hydrogen 31 into the gas line 10 against the flow direction of the natural gas 11, and in which a mixer 80 is provided in the gas line 10.
  • a mixer 80 is provided in the gas line 10.
  • the odorized hydrogen 31 is deflected by the divider 25 to the side walls of the gas line 10, where it meets the natural gas 11 in a counterflow direction, enabling a reliable formation of an odorized natural gas and hydrogen mixture 95.
  • the odorized natural gas and hydrogen mixture 95 is then, as indicated by the arrows 96, guided in the flow direction of the natural gas 11 around the two-component nozzle 20, where it meets the mixer 80 and is further mixed by it.
  • the mixer 80 can be designed as in the exemplary embodiment of the Fig. 4 described mixer 80 and also arranged accordingly in the gas line 10, so that a repeated description of the mixer 80 is omitted at this point.
  • the orientation of the two-component nozzle is shown parallel to the gas line 10, i.e., opposite to the flow direction of the gas line 10. However, it can also be provided that the orientation of the two-component nozzle 20 deviates by up to +/- 10° from the extension direction of the gas line 10 or the flow direction of the gas line 10.
  • the orientation of the two-component nozzle 20 in the gas line 10 can also be adapted to the deflection angle of the sub-element 25.
  • the Fig. 5 The arrangement shown can also be designed without mixer 80.
  • the embodiments of the Fig. 2 and 3 may also be designed with a mixer 80.
  • the mixer 80 may be arranged in the gas line 10 and surround the two-component nozzle 20.
  • the Fig. 6 shows a schematic representation of a second embodiment of a device for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture in a gas line by means of a two-component nozzle.
  • the embodiment of the Fig. 6 differs from the embodiment of the Fig. 1 in which means are provided for supplying thermal energy from the hydrogen line 32 into the gas line 10. Regarding the description of the further elements of the Fig. 6 will be on the Fig. 1 referred to.
  • the means for supplying thermal energy from the hydrogen line 32 into the gas line 10 comprise a first heat exchanger 71, a second heat exchanger 72, and a conveying means 74.
  • the first heat exchanger 71 is configured to transfer thermal energy of the hydrogen 31 flowing in the hydrogen line 32 to a medium.
  • the second heat exchanger 72 is configured to transfer thermal energy of the medium to the natural gas 11 flowing in the gas line 10.
  • the conveying means 74 (for example a pump) is configured to move the medium from the first heat exchanger 71 to the second heat exchanger 72.
  • the means for supplying thermal energy from the hydrogen line 32 into the gas line 10 is a closed circuit.
  • the first heat exchanger 71 is arranged between the hydrogen source 30 and the SAV 34 or the GDR 36.
  • the second heat exchanger 72 is arranged between the natural gas source 50 and the SAV 54 or the GDR 56.
  • the medium can be, for example, water, oil, steam, air, or gas.
  • the conveying means 74 is a pump suitable for the medium.
  • the two heat exchangers 71 and 72 are also designed according to the medium.
  • a control system in particular an electrical control, is provided for controlling the two heat exchangers 71 and 72 and the conveying means 74 (in the Fig. 6 not shown).
  • a reduction in the pressure of the natural gas flowing in the gas line 10 can cause the natural gas to cool down according to the Joule-Thomsen effect, which can lead to icing of the valves 54 and 56 installed in the gas line 10.
  • the temperature increases as the hydrogen expands, according to the reverse Joule-Thomsen effect.
  • the two-fluid nozzle 20 shown can be any of the nozzles shown in the Figs. 2 to 5 shown two-component nozzles 20. Furthermore, a mixer 80, as shown in the Fig. 4 and 5 shown in the arrangement of the Fig. 6 be provided.
  • the two-component nozzle 20 injects the odorized hydrogen and/or the hydrogen and the odorant perpendicularly or substantially perpendicularly to the direction of extension of the gas line 10.
  • a method for providing an odorized natural gas and hydrogen mixture can be realized with one of the above devices and comprises the following method steps: guiding natural gas 11 through the gas line 10, guiding hydrogen 31 to the two-fluid nozzle 20 and guiding odorant 41 with the aid of the metering pump 44 to the two-fluid nozzle 20.

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Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung mit Hilfe einer Zweistoffdüse.
    • HINTERGRUND
  • Bei der leitungsgebundenen Erdgasversorgung ist es notwendig, dass das Erdgas einen Geruch aufweist, so dass Menschen mögliche Leckagen wahrnehmen können. Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, in einer Gasleitung transportiertes Erdgas vor der Entnahme aus der Gasleitung mit einem flüssigen Odoriermittel, wie beispielsweise Tetrahydrothiophen (THT), zu odorieren.
  • Aus der DE 10 2017 128 495 A1 ist eine Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung umfassend eine als Zweistoffdüse ausgebildete Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in den durch die Gasleitung strömenden Gasstrom sowie ein Verfahren zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung bekannt. Die Vorrichtung umfasst Mittel zum Bereitstellen des Düsengasstroms für den Betrieb der Zweistoffdüse durch eine von der Gasleitung abzweigende Düsenzuleitung, durch die ein Teil des
    durch die Gasleitung strömenden Gasstroms als Düsengasstrom zur Zweistoffdüse geführt wird. In einer Ausführungsform ist in der Düsenzuleitung ein Gasvorwärmer vorgesehen. Die in dieser Druckschrift offenbarte Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms ist ausschließlich zur Odorierung von Erdgas ausgebildet.
  • Die technischen Anforderungen an zuverlässiger und nachhaltiger Energieversorgung steigen ständig. Eine Möglichkeit diese Anforderungen zu erreichen ist es, zumindest Teile der leitungsgebundenen Erdgasversorgung durch Wasserstoff zu ersetzen, insbesondere das durch die Gasleitungen transportierte Erdgas durch ein Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch zu ersetzen. Ein Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch kann beispielsweise in einer Übergangszeit in Gasleitungen transportiert werden, bevor Erdgas ganz durch Wasserstoff ersetzt wird.
  • Da der Energiegehalt von Wasserstoff jedoch nur etwa ein Drittel des Energieinhalts von Erdgas beträgt, wird mehr Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch durch die Gasleitungen geleitet werden müssen. Das Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch muss dabei wir reines Erdgas vor einer Leitungsentnahme odoriert werden. Proportional zum erhöhten Einsatz des Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches nimmt auch der Odoriermittelverbrauch zu, da die Odorierung üblicherweise mengenproportional erfolgt. Dementsprechend wird es für Erdgas- und Wasserstoff-Gemische notwendig sein, die Leistungsfähigkeit der für die Odorierung von Erdgas vorhandenen Odoriermittelinjektionssysteme zu erhöhen bzw. neue Odoriermittelinjektionssysteme einzusetzen.
    • KURZER ABRISS
  • Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches vorzusehen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches vorgeschlagen, die eine Gasleitung und eine Zweistoffdüse, die dazu eingerichtet ist, odorierten Wasserstoff und/oder Wasserstoff und Odoriermittel in die Gasleitung zu injizieren, umfasst.
  • Bei der Gasleitung kann es sich um jede Art von Leitung handeln, die dazu eingerichtet ist, dass durch sie Erdgas strömt. Beispielsweise kann es sich um eine Gasleitung in einem örtlichen Gasverteilnetz, welches Erdgas mit einem reduzierten Druck aus einem Hochdrucktransportnetz bereitstellt, handeln. Die Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches kann insbesondere in einer Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRM) eines örtlichen Gasverteilnetzes angeordnet sein.
  • Bei der Zweistoffdüse kann es sich um eine Zerstäuberdüse handeln, die eine Zerstäubung eines flüssigen Odoriermittels ermöglicht, so dass sich das Odoriermittel nicht an der Innenwand der Gasleitung niederschlägt. Insbesondere handelt es bei der Zweistoffdüse um eine Injektionsvorrichtung, die beispielsweise in einem Tauchrohr integriert ist. Durch die Zweistoffdüse kann eine gute Verneblung mit geringer Tröpfchengröße und großer Oberfläche des Odoriermittels erreicht werden, so dass das Odoriermittel zerstäubt und mit dem Wasserstoff bzw. dem Gasstrom in der Gasleitung vermischt werden kann. So kann eine Zerstäubung bzw. Verdunstung/Vernebelung des Odoriermittels und Vermischung des Odoriermittels mit dem Wasserstoff in der Zweistoffdüse erfolgen, wobei der odorierte Wasserstoff in der Gasleitung mit dem Erdgas vermischt wird. Alternativ kann die Zerstäubung bzw. Verdunstung/Vernebelung des Odoriermittels in der Gasleitung vor der Zweistoffdüse erfolgen, so dass auch die Mischung des Odoriermittels mit dem Wasserstoff und dem Erdgas in der Gasleitung erfolgt. Bei dem Odoriermittel handelt es sich insbesondere um ein flüssiges Odoriermittel, beispielsweise Tetrahydrotheophen (THT) oder Odoriermittel nach DIN EN ISO 13734. In Deutschland beispielsweise sind die Odorierungsvorgaben im Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) Arbeitsblatt G 280 beschrieben. Zusätzlich kann in der Gasleitung ein Verdunstungskörper vorgesehen sein, auf den die Zweistoffdüse das Odoriermittel zu besseren Verdunstung/Vernebelung aufbringt.
  • Somit kann ein der Zweistoffdüse zugeführter Wasserstoff den Druck liefern, um das Odoriermittel mit Hilfe der Zweistoffdüse zu zerstäuben. Dies ist vorteilhaft, da der Anteil an Wasserstoff in dem odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch tendenziell steigt, bei energieäquivalentem Verbrauch, so dass die Menge der Zuführung des Odoriermittels mit der Menge der Zuführung des Wasserstoffs, und nicht der Menge der Zuführung des Erdgases, in direktem Zusammenhang steht. Es kann folglich in einem Schritt ein homogenes Gemisch aus Erdgas, Wasserstoff und Odoriermittel erzeugt werden. Die hier offenbarte Zweistoffdüse ist somit eine energieeffiziente Vorrichtung zur Mischung von Odoriermittel, Wasserstoff und Erdgas.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches eine Wasserstoffquelle, die dazu eingerichtet ist, einem ersten Eingang der Zweistoffdüse Wasserstoff als Düsengasstrom zuzuführen, und eine Odoriermittelquelle, die dazu eingerichtet ist, einem zweiten Eingang der Zweistoffdüse Odoriermittel zuzuführen. Beispielsweise ist die Wasserstoffquelle ein Wasserstofftank, der über eine Wasserstoffleitung mit dem ersten Eingang der Zweistoffdüse verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Wasserstoffleitung und dem ersten Eingang kann beispielsweise mit Hilfe eines Flansches erfolgen. Ferner kann ein Tank mit Odoriermittel über eine Leitung mit dem zweiten Eingang der Zweistoffdüse verbunden sein, wobei eine Pumpe, beispielsweise eine Kolbenpumpe, eine Injektionspumpe oder eine Membranpumpe, das Odoriermittel dem zweiten Eingang der Zweistoffdüse zuführt. Die Verbindung zwischen der Leitung und dem zweiten Eingang kann beispielsweise mit Hilfe eines Flansches oder einer anderen Verbindungstechnik erfolgen. Da der Düsengasstrom für die Vernebelung/Verdustung des Odoriermittels durch die Zweistoffdüse von der Wasserstoffquelle stammt, kann eine zuverlässige Verdunstung/Vernebelung des Odoriermittels bereitgestellt werden. Insbesondere kann auf einen zusätzlichen Kompressor oder einen von der Gasleitung abgezweigten Düsengasstrom verzichtet werden.
  • In der Wasserstoffquelle kann der Wasserstoff beispielsweise wie folgt gespeichert sein: gasförmig unter Hochdruck in Drucktanks oder unterirdischen Kavernenspeichern, flüssig in isolierten Kryotanks, oder adsorbiert in geeigneten festen oder flüssigen Trägermedien.
  • Die Zweistoffdüse kann einen Ausgang, d.h., eine Injektionsöffnung, zum Injizieren des odorierten Wasserstoffs und/oder des Wasserstoffs und des Odoriermittels in die Gasleitung aufweisen, wobei der Ausgang in die Strömungsrichtung der Gasleitung weist, so dass der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel in Strömungsrichtung des Erdgases in die Gasleitung injiziert werden. Dadurch kann der aus der Zweistoffdüse in die Gasleitung injizierte, odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel in die gleiche Richtung wie die Strömungsrichtung des Erdgases in den Gaststrom injiziert werden, was eine Verteilung des odorierten Wasserstoffs und/oder des Wasserstoffs und des Odoriermittels in einem relativ weiten Bereich der Gasleitung ermöglicht. Dadurch wird eine zuverlässige Vermischung der Bestandteile des odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches bereitgestellt. Die Ausrichtung des Ausgangs der Zweistoffdüse in die Strömungsrichtung der Gasleitung umfasst dabei, dass die Ausrichtung bis zu +/- 10° von der Strömungsrichtung des Erdgases in der Gasleitung abweicht. In weiteren Ausführungsformen weicht die Ausrichtung bis zu +/- 3°, bis zu +/- 5°, bis zu +/-8°, bis zu +/- 11°, oder bis zu +/- 15° von der Strömungsrichtung des Erdgases in der Gasleitung ab.
  • Alternativ kann der Ausgang der Zweistoffdüse entgegen die Strömungsrichtung der Gasleitung weisen, so dass der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel entgegen der Strömungsrichtung des Erdgases in die Gasleitung injiziert werden. So kann der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel in Gegenstromrichtung auf den Erdgasstrom treffen, was zu einer verbesserten Mischung der Bestandteile des odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches führt. Die Ausrichtung des Ausgangs entgegen der Strömungsrichtung der Gasleitung umfasst dabei, dass die Ausrichtung bis zu +/- 10° von der Gegenstromrichtung des Erdgases in der Gasleitung abweicht. In weiteren Ausführungsformen weicht die Ausrichtung bis zu +/- 3°, bis zu +/-5°, bis zu +/- 8°, bis zu +/- 11°, oder bis zu +/- 15° ab.
  • Ferner kann der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel senkrecht zur Strömungsrichtung des Erdgases in die Gasleitung injiziert werden. Die Ausrichtung kann dabei bis zu +/- 10° von der senkrechten Richtung abweichen. In weiteren Ausführungsformen weicht die Ausrichtung bis zu +/- 3°, bis zu +/- 5°, bis zu +/- 8°, bis zu +/- 11°, oder bis zu +/- 15° ab.
  • Im Ausgang der Zweistoffdüse kann des Weiteren ein Teilelement angeordnet sein. Bei dem Teilelement kann es sich um ein kegelförmiges Teilelement handeln. Das kegelförmige Teilelement kann zentral innerhalb der Zweistoffdüse in bzw. bei dem Ausgang der Zweistoffdüse angeordnet sein und sich in Richtung des Ausgangs weiten. Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere bei Odorierung des Wasserstoffs innerhalb der Zweistoffdüse eine vorteilhafte Injektion des odorierten Wasserstoffs über die gesamte Breite der Gasleitung erreicht werden, da das Teilelement den odorierten Wasserstoff zu den Seitenwänden der Gasleitung lenkt, wo der odorierte Wasserstoff auf das Erdgas trifft und zu einem homogenen, odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch wird.
  • Um die Vermischung des Erdgases mit dem odorierten Wasserstoff und/oder dem Wasserstoff und dem Odoriermittel weiter zu verbessern, kann in der Gasleitung ein Mischer vorgesehen sein. Bei dem Mischer kann es sich beispielsweise um eine Prallplatte, ein Prallblech, oder eine Blechschürze handeln, auf welche das Erdgas bzw. der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel trifft. Der Mischer kann in der Gasleitung eingesetzt werden, wenn der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel entgegen oder mit der Strömungsrichtung des Erdgases in die Erdgasleitung injiziert werden.
  • Für eine optimale Mischung kann der Mischer zwischen der Zweistoffdüse und einer Innenwand der Gasleitung angeordnet sein. Der Mischer kann beispielweise die Zweistoffdüse zumindest teilweise umgeben. Bei dieser Ausführungsform kann der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel bevorzugt entgegen der Strömungsrichtung des Erdgases in die Gasleitung injiziert werden.
  • Um den Gasstrom in der Erdgasleitung auf vorteilhafte Weise mit dem odorierten Wasserstoff und/oder dem Wasserstoff und dem Odoriermittel zu vermischen kann der Mischer kegelförmig ausgebildet sein und sich in Strömungsrichtung der Gasleitung weiten. Bei dieser Ausführungsform kann der odorierte Wasserstoff und/oder der Wasserstoff und das Odoriermittel bevorzugt entgegen der Strömungsrichtung des Erdgases in die Gasleitung injiziert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung umfasst die Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches eine Wasserstoffleitung zum Zuführen von Wasserstoff zu der Zweistoffdüse und Mittel zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung in die Gasleitung an einem Ort der Gasleitung stromaufwärts der Zweistoffdüse. Durch eine Druckreduzierung des in der Gasleitung strömenden Erdgases kann es gemäß dem Joule-Thomsen-Effekt zu einer Abkühlung des Erdgases kommen, was zu einer Vereisung von in der Gasleitung installierten Ventilen, insbesondere Regelventilen, führen kann. Dementgegen kommt es in der Wasserstoffleitung gemäß dem umgekehrten Joule-Thomsen-Effekt bei Expansion des Wasserstoffes zu einer Temperaturerhöhung. Diese gegenläufigen Temperaturänderungen können vorteilhaft genutzt werden. So kann die in der Wasserstoffleitung erzeugte thermische Energie der Gasleitung zugeführt werden, so dass eine Vereisung von Ventilen in dieser verhindert wird. Insbesondere kann der Abgriff der thermischen Energie aus der Wasserstoffleitung stromaufwärts in Bezug auf Regelventile der Wasserstoffleitung und/oder der Zweistoffdüse erfolgen. Ferner kann die Zuführung der thermischen Energie in die Gasleitung stromaufwärts in Bezug auf Regelventile der Gasleitung erfolgen. Somit kann auf zusätzliche Wärmeerzeuger zur Verhinderung von Vereisungen in der Gasleitung verzichtet werden.
  • Gemäß Anspruch 1 umfassen die Mittel zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung in die Gasleitung Folgendes: einen ersten Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, thermische Energie des in der Wasserstoffleitung strömenden Wasserstoffs auf ein Medium zu übertragen, einen zweiten Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, thermische Energie des Mediums auf in der Gasleitung strömendes Erdgas zu übertragen, und ein Fördermittel, das dazu eingerichtet ist, das Medium von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher zu bewegen. Entsprechend kann der erste Wärmetauscher stromaufwärts in Bezug auf die Zweistoffdüse und jeweilige Ventile in der Wasserstoffleitung angeordnet sein. Auch der zweite Wärmetauscher kann stromaufwärts in Bezug auf jeweilige Ventile in der Gasleitung angeordnet sein. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um Wasser, Öl, Dampf, Luft oder Gas handeln. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Mediums kann es sich bei dem Fördermittel um eine passende Pumpe handeln. Vorzugsweise ist ferner eine Regelungstechnik, insbesondere eine elektrische Steuerung, zum Steuern des ersten Wärmetauschers, des zweiten Wärmetauschers und des Fördermittels vorgesehen.
  • Die Zweistoffdüse kann eine innere Zuführung, die dazu eingerichtet ist, das Odoriermittel zu führen, und eine äußere Zuführung, die die innere Zuführung umgibt und dazu eingerichtet ist, den Wasserstoff zu führen, umfassen. Dadurch kann eine zuverlässige Zerstäubung (Verdunstung/Vernebelung) des Odoriermittels erreicht werden.
  • Die Zweistoffdüse kann einen inneren Mischbereich aufweisen, in dem das Odoriermittel auf den Wasserstoff trifft. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Zerstäubung des Odoriermittels und die Vermischung des Odoriermittels mit dem Wasserstoff in der Zweistoffdüse. Der odorierte Wasserstoff wird anschließend in die Gasleitung injiziert und vermischt sich dort mit dem Erdgas.
  • Alternativ kann das Odoriermittel in einem Bereich außerhalb der Zweistoffdüse, d.h., unmittelbar vor dem Ausgang der Zweistoffdüse, auf den Wasserstoff treffen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Zerstäubung des Odoriermittels und die Vermischung des Odoriermittels mit dem Wasserstoff und dem Erdgas außerhalb der Zweistoffdüse.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches mit einer der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen gelöst, wobei das Verfahren umfasst: Führen von Erdgas durch die Gasleitung, Führen von Wasserstoff zu der Zweistoffdüse und Führen von Odoriermittel zu der Zweistoffdüse.
  • Die oben beschriebenen Aspekte und Varianten können kombiniert werden, ohne dass dies explizit beschrieben ist. Jede der beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist somit optional zu jeder Ausgestaltungsvariante oder Kombinationen davon zu sehen. Die vorliegende Offenbarung ist somit nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen und Varianten in der beschriebenen Reihenfolge oder einer bestimmten Kombination der Aspekte und Ausgestaltungsvarianten beschränkt.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Figuren.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Darstellung eines nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung mit Hilfe einer Zweistoffdüse;
    Fig. 2
    zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung;
    Fig. 3
    zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung;
    Fig. 4
    zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung;
    Fig. 5
    zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung; und
    Fig. 6
    zeigt eine schematische Darstellung eines beanspruchten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung mit Hilfe einer Zweistoffdüse.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung mit Hilfe einer Zweistoffdüse.
  • Ausgehend von einer Erdgasquelle 50 strömt Erdgas durch eine Gasleitung 10. In der Gasleitung 10 befindet sich ein Sicherheitsabsperrventil (SAV) 54 und ein Gasdruckregelgerät (GDR) 56 zum Reduzieren des Gasdrucks in der Gasleitung 10. Ferner ist eine Wasserstoffquelle 30 vorgesehen, die über eine Leitung 32 Wasserstoff einem Eingang 22 einer Zweistoffdüse 20 zuführt. Die Wasserstoffleitung 32 umfasst ebenfalls ein SAV 34 und ein GDR 36 zum Reduzieren des Wasserstoffdrucks in der Leitung 32. Des Weiteren ist ein Odoriermitteltank 40 (beispielsweise ein Odoriermittelgebinde) vorgesehen, der über eine Leitung 42 Odoriermittel einem Eingang 21 der Zweistoffdüse 20 zuführt.
  • Die SAVs 34 und 54 sind dazu eingerichtet, den Druck in den Leitungen 32 und 10 zu beschränken, insbesondere ein Durchschlagen des Vordrucks aus der Erdgasquelle 50 bzw. der Wasserstoffquelle 30 zu verhindern. Entsprechend regeln bzw. reduzieren die GDRs 36 und 56 den Wasserstoff- bzw. Erdgasdruck.
  • Zum Fördern des Odoriermittels von dem Odoriermitteltank 40 zu dem Eingang 21 der Zweistoffdüse 20 ist in der Leitung 42 eine Dosierpumpe 44 vorgesehen. Bei dem Odoriermittel handelt es sich um ein flüssiges Odoriermittel, beispielsweise THT. Die Zweistoffdüse 20 umfasst ferner einen Ausgang 23, der dazu eingerichtet ist, odorierten Wasserstoff und/oder Wasserstoff und Odoriermittel in die Gasleitung 10 zu injizieren. Dazu ist die Zweistoffdüse 20 in einem Tauchrohr (in Fig. 1 nicht gezeigt) integriert, welches sich in die Gasleitung 10 erstreckt. Zusätzlich kann in der Gasleitung 10 vor dem Ausgang 23 der Zweistoffdüse 20 ein Verdunstungskörper vorgesehen sein (in Fig. 1 nicht gezeigt), auf den die Zweistoffdüse 20 das Odoriermittel zur besseren Verdunstung/Vernebelung aufbringt.
  • Weitere Elemente, insbesondere übliche Elemente eines örtlichen Gasverteilnetzes und/oder einer GDRM, wie beispielsweise Zähler, Steuergeräte, Füllstandmesser, Durchflussmesser etc., können in der Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches gemäß Fig. 1 vorgesehen sein, werden in dieser jedoch nicht gezeigt, da sie dem Fachmann bekannt und für die Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind. Ferner handelt es sich bei den SAVs 34 und 54 und den GDRs 36 und 56 um optionale Elemente der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches.
  • Mit der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches kann auf einfache Weise ein odoriertes Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch in der Gasleitung 10 bereitgestellt werden. Mit Hilfe der Zweistoffdüse 20 kann eine zuverlässige Zerstäubung (Verdunstung/Vernebelung) des Odoriermittels und Vermischung des Odoriermittels mit dem Erdgas bzw. dem Wasserstoff ermöglicht werden. Da der Düsengasstrom für die Zweistoffdüse 20 durch die Wasserstoffleitung 32 bereitgestellt wird, kann auf einen zusätzlichen Düsengasstrom verzichtet werden. Insbesondere wird durch die Bereitstellung des Düsengasstroms für die Zweistoffdüse 20 durch die Wasserstoffleitung 32 eine einfache und zuverlässige Erhöhung des Anteils an Wasserstoff in dem odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch bei Beibehaltung einer ausreichenden Odorierung ermöglicht. Somit wird eine zuverlässige und kostengünstige Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches vorgeschlagen, wobei die Vorsehung der Zweistoffdüse für die Zuführung des Wasserstoffs und des Odoriermittels verhindert, das sich flüssiges Odoriermittel in der Gasleitung 10 niederschlägt. Durch die Zweistoffdüse 20 kann ferner eine gute Zerstäubung (Verdunstung/Vernebelung) mit geringer Tröpfchengröße und großer Oberfläche des Odoriermittels erreicht werden, so dass das Odoriermittel fein zerstäubt und zuverlässig mit dem Wasserstoff bzw. dem Erdgas in der Gasleitung 10 vermischt werden kann.
  • Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung. Bei der Gasleitung kann es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Gasleitung 10 handeln. Die Fig. 2 zeigt ferner eine Zweistoffdüse 20, bei der es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Zweistoffdüse 20 handeln kann.
  • In der Gasleitung 10 strömt Erdgas 11 um die Zweistoffdüse 20, d.h., die Zweistoffdüse 20 ist in der Gasleitung 10 angeordnet bzw. erstreckt sich in die Gasleitung 10. Die Zweistoffdüse 20 umfasst eine innere Zuführung 90, durch die ein Odoriermittel 41 strömt, und eine äußere Zuführung 91, durch die Wasserstoff 31 strömt. Die äußere Zuführung 91 umgibt die innere Zuführung 90. Die Zweistoffdüse 20 ist derart ausgebildet, dass die innere Zuführung 90 das Odoriermittel 41 zu einem Bereich 94 außerhalb der Zweistoffdüse 20 führt, wo das Odoriermittel 41 zerstäubt wird und sich mit dem Wasserstoff 31 und dem Erdgas 11 vermischt. Entsprechend ergibt sich in der Gasleitung 10 ein homogenes, odoriertes Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden das Odoriermittel 41 und der Wasserstoff 31 in Strömungsrichtung des Erdgases 11 in die Gasleitung 10 injiziert, wodurch das homogene, odorierte Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 anfänglich in einem zentralen Bereich der Gasleitung 10 gebildet wird und sich anschließend stromabwärts von der Zweistoffdüse 20 in der Gasleitung 10 ausbreitet. Mit Hilfe dieser Injektionsanordnung kann somit eine zuverlässige Odorisierung des Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches erreicht werden.
  • In der Fig. 2 ist die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 bzw. des Ausgangs 23 der Zweistoffdüse 20 parallel zur Gasleitung 10, d.h., in die Strömungsrichtung der Gasleitung 10 gezeigt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 bzw. des Ausgangs 23 der Zweistoffdüse 20 um bis zu +/- 10° von der Erstreckungsrichtung der Gasleitung 10 bzw. der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 abweicht.
  • Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung. Bei der Gasleitung kann es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Gasleitung 10 handeln. Die Fig. 3 zeigt ferner eine Zweistoffdüse 20, bei der es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Zweistoffdüse 20 handeln kann.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 in dem das Odoriermittel 41 in einem Bereich 93 innerhalb der Zweistoffdüse 20 zerstäubt (vernebelt) wird, so dass der Wasserstoff 31 innerhalb der Zweistoffdüse 20 odoriert wird. Als weitere Unterschied umfasst die Zweistoffdüse 20 im Ausgang 23 ein Teilelement 25. Hinsichtlich der Beschreibung der weiteren Elemente der Fig. 3 wird auf die Fig. 2 verwiesen und auf eine erneute Erläuterung verzichtet.
  • Das Teilelement 25 ist kegelförmig ausgebildet und zentral innerhalb der Zweistoffdüse 20 in dem Ausgang 23 der Zweistoffdüse 20 angeordnet, wobei sich die Kegelform in Richtung des Ausgangs 23 der Zweistoffdüse 20 weitet. Durch das Teilelement 25 kann der odorierte Wasserstoff über die gesamte Breite der Gasleitung verteilt werden, da es den odorierten Wasserstoff zu den Seitenwänden der Gasleitung 10 ablenkt. Dort trifft der odorierte Wasserstoff auf das Erdgas 11 und es wird ein homogenes, odoriertes Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 gebildet. Das Teilelement 25 kann auch eine andere Form als eine Kegelform aufweisen, so lange es dazu eingerichtet ist, den odorierten Wasserstoff vom Ausgang 23 der Zweistoffdüse 20 zu den Seitenwänden der Gasleitung 10 abzulenken.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird der odorierte Wasserstoff in Strömungsrichtung des Erdgases 11 in die Gasleitung 10 indiziert. Dadurch erfolgt eine zuverlässige Vermischung des odorierten Wasserstoffes 31 mit dem Erdgas 11, so dass ein homogenes, odoriertes Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 in der gesamten Gasleitung 10 bereitgestellt werden kann. Die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 ist parallel zur Gasleitung 10, d.h., in die Strömungsrichtung der Gasleitung 10. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 um bis zu +/- 10° von der Erstreckungsrichtung der Gasleitung 10 bzw. der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 abweicht. Die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 in der Gasleitung 10 kann auch an die Ablenkungswinkel des Teilelements 25 angepasst werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann die in der Fig. 3 gezeigte Zweistoffdüse 20 auch ohne Teilelement 25 ausgebildet sein.
  • Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung. Bei der Gasleitung kann es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Gasleitung 10 handeln. Die Fig. 4 zeigt ferner eine Zweistoffdüse 20, bei der es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Zweistoffdüse 20 handeln kann.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, in dem die Zweistoffdüse 20 das Odoriermittel 41 und den Wasserstoff 31 entgegen der Strömungsrichtung des Erdgases 11 in die Gasleitung 10 injiziert. Somit wird das Odoriermittel 41 in dem Bereich 94 vor dem Ausgang 23 der Zweistoffdüse 20 zerstäubt (vernebelt) und vermischt sich dort mit dem Wasserstoff 31 (wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2). Danach trifft der odorierte Wasserstoff jedoch in Gegenstromrichtung auf das Erdgas 11, so dass zentral in der Gasleitung 10 ein homogenes, odoriertes Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 gebildet wird. Wie durch die Pfeile 96 angedeutet, trifft der odorierte Wasserstoff 31 in Gegenstromrichtung auf das Erdgas 11 und wird zusammen mit dem schon gebildeten homogenen, odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 in Strömungsrichtung des Erdgases 11 um die Zweistoffdüse 20 geleitet. Durch das Auftreffen des odorierten Wasserstoffs 31 in Gegenstromrichtung auf das Erdgas 11 wird eine zuverlässige Bildung eines homogenen, odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches 95 ermöglicht. Hinsichtlich der Beschreibung der weiteren Elemente der Fig. 4 wird auf die Fig. 2 verwiesen.
  • Für eine weiter verbesserte Vermischung des odorierten Wasserstoffs 31 und des Erdgases 11 kann in der Gasleitung 10 ein Mischer 80 vorgesehen sein. Bei dem Mischer 80 kann es sich beispielsweise um eine Prallplatte, ein Prallblech, oder eine Blechschürze handeln, auf welche das homogene, odorierte Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 trifft und weiter vermischt wird. Für eine optimale Mischung ist der Mischer 80 zwischen der Zweistoffdüse 20 und der Innenwand der Gasleitung 10 angeordnet und umgibt (zumindest teilweise) die Zweistoffdüse 20. Der Mischer 80 ist kegelförmig ausgebildet und weitet sich nach Außen in Strömungsrichtung des Erdgases 11 in der Gasleitung 10.
  • In der Fig. 4 ist die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 bzw. des Ausgangs 23 der Zweistoffdüse 20 parallel zur Gasleitung 10, d.h., entgegen der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 gezeigt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 bzw. des Ausgangs 23 der Zweistoffdüse 20 um bis zu +/- 10° von der Erstreckungsrichtung der Gasleitung 10 bzw. der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 abweicht.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann die in der Fig. 4 gezeigte Anordnung auch ohne Mischer 80 ausgebildet sein.
  • Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Bereitstellung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung. Bei der Gasleitung kann es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Gasleitung 10 handeln. Die Fig. 5 zeigt ferner eine Zweistoffdüse 20, bei der es sich um die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigte Zweistoffdüse 20 handeln kann.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3, in dem die Zweistoffdüse 20 den odorierten Wasserstoff 31 entgegen der Strömungsrichtung des Erdgases 11 in die Gasleitung 10 injiziert, und in dem ein Mischer 80 in der Gasleitung 10 vorgesehen ist. Hinsichtlich der Beschreibung der weiteren Elemente der Fig. 5 wird auf die Fig. 3 verwiesen.
  • Durch den Teiler 25 wird der odorierte Wasserstoff 31 zu den Seitenwänden der Gasleitung 10 abgelenkt und trifft dort in Gegenstromrichtung auf das Erdgas 11, wodurch eine zuverlässige Bildung eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches 95 ermöglicht wird. Das odorierte Erdgas- und Wasserstoff-Gemisch 95 wird dann, wie durch die Pfeile 96 angedeutet, in Strömungsrichtung des Erdgases 11 um die Zweistoffdüse 20 geleitet, wo es auf den Mischer 80 trifft und von diesem weiter vermischt wird. Der Mischer 80 kann wie der in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 beschriebene Mischer 80 ausgebildet und auch dementsprechend in der Gasleitung 10 angeordnet sein, so dass an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung des Mischers 80 verzichtet wird.
  • In der Fig. 5 ist die Ausrichtung der Zweistoffdüse parallel zur Gasleitung 10, d.h., entgegen der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 gezeigt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 um bis zu +/- 10° von der Erstreckungsrichtung der Gasleitung 10 bzw. der Strömungsrichtung der Gasleitung 10 abweicht. Die Ausrichtung der Zweistoffdüse 20 in der Gasleitung 10 kann auch an die Ablenkungswinkel des Teilelements 25 angepasst werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) kann die in der Fig. 5 gezeigte Anordnung auch ohne Mischer 80 ausgebildet sein.
  • In weiteren (nicht gezeigten Ausführungsformen) können die Ausführungsbeispiele der Figs. 2 und 3 auch mit einem Mischer 80 ausgebildet sein. Insbesondere kann der Mischer 80 in der Gasleitung 10 angeordnet sein und die Zweistoffdüse 20 umgeben.
  • Die Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches in einer Gasleitung mit Hilfe einer Zweistoffdüse.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in dem Mittel zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung 32 in die Gasleitung 10 vorgesehen sind. Hinsichtlich der Beschreibung der weiteren Elemente der Fig. 6 wird auf die Fig. 1 verwiesen.
  • Die Mittel zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung 32 in die Gasleitung 10 umfassen einen ersten Wärmetauscher 71, einen zweiten Wärmetauscher 72 und ein Fördermittel 74. Der erste Wärmetauscher 71 ist dazu eingerichtet, thermische Energie des in der Wasserstoffleitung 32 strömenden Wasserstoffs 31 auf ein Medium zu übertragen. Der zweite Wärmetauscher 72 ist dazu eingerichtet ist, thermische Energie des Mediums auf das in der Gasleitung 10 strömende Erdgas 11 zu übertragen. Schließlich ist das Fördermittel 74 (beispielsweise eine Pumpe) dazu eingerichtet ist, das Medium von dem ersten Wärmetauscher 71 zu dem zweiten Wärmetauscher 72 zu bewegen. Insbesondere handelt es sich bei den Mitteln zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung 32 in die Gasleitung 10 um einen geschlossenen Kreislauf.
  • Der erste Wärmetauscher 71 ist zwischen der Wasserstoffquelle 30 und dem SAV 34 bzw. dem GDR 36 angeordnet. Der zweite Wärmetauscher 72 ist zwischen der Erdgasquelle 50 und dem SAV 54 bzw. dem GDR 56 angeordnet. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um Wasser, Öl, Dampf, Luft oder Gas handeln. In Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Mediums handelt es sich bei dem Fördermittel 74 um eine für das Medium passende Pumpe. Entsprechend dem Medium sind auch die beiden Wärmetauscher 71 und 72 ausgebildet. Ferner ist eine Regelungstechnik, insbesondere eine elektrische Steuerung, zum Steuern der beiden Wärmetauscher 71 und 72 und des Fördermittels 74 vorgesehen (in der Fig. 6 nicht gezeigt).
  • Durch eine Druckreduzierung des in der Gasleitung 10 strömenden Erdgases kann es gemäß dem Joule-Thomsen-Effekt zu einer Abkühlung des Erdgases kommen, was zu einer Vereisung der in der Gasleitung 10 installierten Ventile 54 und 56 führen kann. Dementgegen kommt es in der Wasserstoffleitung 32 gemäß dem umgekehrten Joule-Thomsen-Effekt bei Expansion des Wasserstoffes zu einer Temperaturerhöhung. Durch diese gegenläufigen Temperaturänderungen kann die in der Wasserstoffleitung 32 erzeugte thermische Energie zumindest teilweise der Gasleitung 10 bzw. dem Erdgas zugeführt werden, so dass eine Vereisung der Ventile 54 und 56 bzw. der Zweistoffdüse 20 verhindert werden kann. Somit kann auf zusätzliche Wärmeerzeuger zur Verhinderung einer Vereisung der Ventile 54 und 56 bzw. der Zweistoffdüse 20 in der Gasleitung 10 verzichtet werden.
  • Bei der in der Fig. 6 gezeigten Zweistoffdüse 20 kann es sich um jede der in den Figs. 2 bis 5 gezeigten Zweistoffdüsen 20 handeln. Ferner kann auch ein Mischer 80, wie in den Figs. 4 und 5 gezeigt, in der Anordnung der Fig. 6 vorgesehen sein.
  • In den Ausführungsbeispielen der Figs. 1 und 6 kann ferner vorgesehen sein, dass die Zweistoffdüse 20 den odorierten Wasserstoff und/oder den Wasserstoff und das Odoriermittel senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Gasleitung 10 in diese injiziert.
  • Ein Verfahren zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches kann mit einer der vorstehenden Vorrichtungen realisiert werden und umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Führen von Erdgas 11 durch die Gasleitung 10, Führen von Wasserstoff 31 zu der Zweistoffdüse 20 und Führen von Odoriermittel 41 mit Hilfe der Dosierpumpe 44 zu der Zweistoffdüse 20.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches, umfassend
    eine Gasleitung (10),
    eine Zweistoffdüse (20), die dazu eingerichtet ist, odorierten Wasserstoff und/oder Wasserstoff (31) und Odoriermittel (41) in die Gasleitung (10) zu injizieren, gekennzeichnet durch
    eine Wasserstoffleitung (32) zum Zuführen von Wasserstoff (31) zu der Zweistoffdüse (20) und
    Mittel zum Zuführen von thermischer Energie aus der Wasserstoffleitung (32) in die Gasleitung (10) an einem Ort der Gasleitung (10) stromaufwärts der Zweistoffdüse (20),
    wobei die Mittel zum Zuführen umfassen:
    einen ersten Wärmetauscher (71), der dazu eingerichtet ist, thermische Energie des in der Wasserstoffleitung (32) strömenden Wasserstoffs (31) auf ein Medium zu übertragen,
    einen zweiten Wärmetauscher (72), der dazu eingerichtet ist, thermische Energie des Mediums auf in der Gasleitung (10) strömendes Erdgas (11) zu übertragen und
    ein Fördermittel (74), das dazu eingerichtet ist, das Medium von dem ersten Wärmetauscher (71) zu dem zweiten Wärmetauscher (72) zu bewegen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend
    eine Wasserstoffquelle (30), die dazu eingerichtet ist, einem ersten Eingang (21) der Zweistoffdüse (20) Wasserstoff (31) als Düsengasstrom zuzuführen und
    eine Odoriermittelquelle (40), die dazu eingerichtet ist, einem zweiten Eingang (22) der Zweistoffdüse (20) Odoriermittel (41) zuzuführen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zweistoffdüse (20) einen Ausgang (23) zum Injizieren des odorierten Wasserstoffs und/oder des Wasserstoffs (31) und des Odoriermittels (41) in die Gasleitung (10) aufweist, wobei der Ausgang (23) in Strömungsrichtung der Gasleitung (10) weist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zweistoffdüse (20) einen Ausgang (23) zum Injizieren des odorierten Wasserstoffs und/oder des Wasserstoffs (31) und des Odoriermittels (41) in die Gasleitung (10) aufweist, wobei der Ausgang (23) entgegen die Strömungsrichtung der Gasleitung (10) weist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei im Ausgang (23) der Zweistoffdüse (20) ein kegelförmiges Teilelement (25) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen in der Gasleitung (10) angeordneten Mischer (80).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Mischer (80) zwischen der Zweistoffdüse (20) und einer Innenwand der Gasleitung (10) angeordnet ist und die Zweistoffdüse (20) zumindest teilweise umgibt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der Mischer (80) kegelförmig ausgebildet ist und sich in Strömungsrichtung der Gasleitung (10) weitet.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zweistoffdüse (20) umfasst:
    eine innere Zuführung (90), die dazu eingerichtet ist, das Odoriermittel (41) zu führen und
    eine äußere Zuführung (91), die die innere Zuführung (90) umgibt und dazu eingerichtet ist, den Wasserstoff (31) zu führen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zweistoffdüse (20) einen inneren Mischbereich (93) aufweist, in dem das Odoriermittel (41) auf den Wasserstoff (31) trifft.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Odoriermittel (41) in einem Bereich (94) außerhalb der Zweistoffdüse (20) auf den Wasserstoff (31) trifft.
  12. Verfahren zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Bereitstellen eines odorierten Erdgas- und Wasserstoff-Gemisches,
    wobei die Vorrichtung eine Gasleitung (10) und eine Zweistoffdüse (20), die dazu eingerichtet ist, odorierten Wasserstoff und/oder Wasserstoff (31) und Odoriermittel (41) in die Gasleitung (10) zu injizieren, umfasst, wobei das Verfahren umfasst:
    Führen von Erdgas (11) durch die Gasleitung (10),
    Führen von Wasserstoff (31) zu der Zweistoffdüse (20) und
    Führen von Odoriermittel (41) zu der Zweistoffdüse (20).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4011891A1 (de) * 1990-04-12 1991-10-17 Lechler Gmbh & Co Kg Zweistoffzerstaeubungsduese
US20040112427A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 Ballard Generation Systems Hydrogen distribution systems and methods
DE102007044272A1 (de) * 2007-09-17 2009-04-02 Wurz, Dieter, Prof. Dr.-Ing. Vielloch- oder Bündelkopfdüse ohne und mit Druckluftunterstützung
DE102008057295A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-20 Venjakob Maschinenbau Gmbh & Co. Kg Ringspaltdüse
DE102014005550B4 (de) * 2014-04-16 2024-05-02 Rwe Deutschland Ag Vorrichtung und Verfahren zur Odorierung eines Gasstroms in einem Gasnetz
CN107314242A (zh) * 2017-08-29 2017-11-03 赫普科技发展（北京）有限公司 一种氢气天然气的掺混运输和分离装置
DE102017128495A1 (de) * 2017-11-30 2019-06-06 Westnetz Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung
DE102019112964A1 (de) 2019-05-16 2020-11-19 Westnetz Gmbh Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom, deren Verwendung und Verfahren zu deren Herstellung
EP4126307A1 (de) * 2020-03-30 2023-02-08 Basf Se Verfahren zur elektrochemischen wasserstoffabtrennung aus erdgas-pipelines

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