D5.1 Venting and flaring of hydrogen in a high-pressure transmission network

In het kader van het nationale onderzoeksprogramma HyDelta is een onderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheden om hoge druk waterstof transportleidingen drukloos te maken door middel van afblazen en affakkelen. Het onderzoek zoals beschreven in dit rapport is onderdeel van het werkpakket 5 “Veilige werken aan het hoge druk transportnet”.

Gasunie heeft de opdracht gekregen een landelijk waterstof transport systeem te maken. Tijdens de bedrijfsvoering van dit netwerk moeten er soms aanpassingen en/of uitbreidingen gemaakt worden aan dit transportsysteem. Om dit veilig te doen dient er in sommige gevallen waterstof gecontroleerd uit het netwerk gehaald worden. Dit zal allereerst worden gedaan door druknivellering en daarna door hercompressie. Het restant aan waterstof dat dan nog in het transportnet aanwezig is zal via afblazen of affakkelen verwijderd moet te worden.

Om vast te stellen of hoge druk waterstofleidingen met behulp van afblazen en affakkelen drukloos gemaakt kunnen worden zijn er dertien specifiekere onderzoeksvragen geformuleerd.  Deze zijn beantwoord door uitvoering van theoretisch en praktisch onderzoek.

Het theoretisch onderzoek beschouwd de verschillen tussen afblazen en affakkelen in het algemeen en maakt een vergelijking tussen het affakkelen van aardgas en van waterstof.  Daarnaast is er informatie vanuit de markt gehaald door het interviewen van een tweetal industriële grootverbruikers die bekend zijn met het affakkelen van waterstof.  Tevens is er gesproken met twee leveranciers van fakkelinstallaties.

Bij het praktisch onderzoek is de fakkelinstallatie beoordeeld op;

• Het gedrag bij directe ontsteking
• Het gedrag bij vertraagde ontsteking
• De kans op vlaminslag

Bij de verschillende metingen zijn o.a. het debiet, de warmtestraling, het vlambeeld, de geluidsniveau’s, de windsnelheid en de NOx-emissies vastgelegd.

De gehanteerde fakkelinstallatie en de bevindingen van de experimenten zijn getoetst aan de theorie en aan verschillende rekenmodellen. Hierbij zijn met name het strominsprofiel door de vlamdover, de vlamhoogte, de warmtestraling en de geluidsproductie met elkaar vergeleken.

De algehele conclusie is dat affakkelen de voorkeur heeft boven afblazen. Dit nadat uitbufferen en hercompressie heeft plaats gevonden.  Met de gebruikte fakkelinstallatie is aangetoond dat het affakkelen van debieten in de ordegrootte van 500, 2.500, 4.000 en 6.000 Nm³n/h  mogelijk is. Bij de uitgevoerde experimenten was er geen sprake van overmatige geluidsproductie of excessen in drukgolven.  Het wordt aanbevolen om na te gaan in hoeverre de verkregen resultaten geëxtrapoleerd kunnen worden voor de toepassing van het affakkelen van grotere debieten en bij grotere diameters.

De hoeveelheid gevormd NOx is een punt van aandacht. Het wordt aanbevolen om nader onderzoek uit te voeren naar NOx-reducerende maatregelen. Voor het ontwerp van waterstoffakkelinstallaties kan  gebruik worden gemaakt van bestaande theoretische modellen. De resultaten verkregen bij de experimenten blijken een redelijke overeenstemming te hebben met de theoretische bevindingen.  Door een beperkte beschikbaarheid van mobiele waterstof fakkelinstallaties, wordt er aanbevolen om een marktconsultatie te houden met gespecialiseerde leveranciers om de voorwaarden te creëren die nodig zijn voor de ontwikkeling van commerciële producten op middellange termijn.