本论文结合国内典型城市城镇燃气输配系统特点，设计了一套综合性的、功能全面的天然气管道掺氢实验平台，并对其进行设计和优化。所设计的实验平台包括供气模块、掺混模块、实验模块以及用气模块。通过优化设置循环回路，当循环流量为1 000Nm3/h时，合理分配各压力等级实验管段的并联管路数，系统流速与真实情况接近。当缓冲罐水容积为2m3时，可控制掺氢机出口流量不低于20Nm3/h，以保证精准掺氢比例，同时，在用气低峰时段，通过缓冲罐可满足1h以上的用气需求，避免掺氢机频繁启停。经过优化设计，实验模块可覆盖城镇燃气全部压力机制，可将不同管龄、不同管材、不同壁厚的燃气管道、表具、阀门、连接件加工成工装段进行测试。同时，实验平台可灵活地选择运行的压力等级、实验管段数、测试周期、样品种类、终端用户类型等，并具有一定的扩容性和安全性。