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氫氣管道輸送

來(lái)源:《管道保護》2023年第5期 作者:楊明 時(shí)間:2023-10-10 閱讀:

氫氣作為一種二次能源,相對于其他能源而言,具有來(lái)源豐富、質(zhì)量輕、能量密度高、綠色低碳、儲存方式與利用形式多樣等特點(diǎn),是21世紀最具發(fā)展潛力的清潔能源,被譽(yù)為人類(lèi)社會(huì )的“終極能源”。氫氣運輸方式主要有氣態(tài)儲運(長(cháng)管拖車(chē)、管道)、液氫儲運、有機液體儲運等,其中管道運輸是大規模遠距離運輸中成本最低、最具發(fā)展潛力的一種方式,管道運輸又分為摻氫輸送和純氫輸送。

摻氫輸送:在氫能利用的初期,制氫規模有限,氫氣量不足以支撐純氫輸送管道建設運營(yíng)的情況下,可利用現有的天然氣管道,將生產(chǎn)的氫氣按一定比例注入天然氣管網(wǎng)輸送至下游用戶(hù)終端。在下游用戶(hù)終端,氫氣分兩種狀態(tài)利用,一是將摻入天然氣中的氫氣直接作為燃料與天然氣混合燃燒,減小溫室氣體排放;二是將氫氣從天然氣中分離提純后單獨利用,但目前受限于提純技術(shù)及成本限制,氫氣從天然氣中分離的成本較高,暫不具備商用價(jià)值。天然氣管道摻入氫氣,會(huì )導致管道發(fā)生氫脆,加速管道的失效時(shí)間,降低其服役壽命,管道鋼級越高,氫脆敏感性越強,天然氣管道摻氫前應針對不同管道的管材特性、服役年限、服役環(huán)境、連接工藝等開(kāi)展安全評估,再決定摻氫比例。我國現有標準要求進(jìn)入長(cháng)輸天然氣管道氫氣濃度不超過(guò)3%(氫氣占到摻氫天然氣體積分數的3%),目前國內外正在積極開(kāi)展天然氣摻氫輸送適應性研究,其摻氫比范圍為0~20%,管道等級基本為中低壓管道。


純氫輸送:2022年我國氫能產(chǎn)量為3781萬(wàn)噸,到2060年,我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸(即14460億立方米)左右,在終端能源消費中占比達到20%。我國可開(kāi)發(fā)的綠氫資源主要集中在西部地區,西部地區可開(kāi)發(fā)的綠氫資源超過(guò)3億噸,但我國能源負荷中心位于中東部及東南沿海地區, 遠離氫能資源豐富的西部地區, 因此需要遠距離、大輸量輸送氫氣。在氫氣資源量形成規模后,純氫管道輸送是實(shí)現氫能大規模、長(cháng)距離、經(jīng)濟高效的輸運方式。所謂純氫輸送,是將氣態(tài)氫氣注入氫氣輸送管道,通過(guò)管道輸送至下游用戶(hù)終端,供下游用戶(hù)使用。

國外純氫輸送管道發(fā)展起步較早,技術(shù)成熟,北美和歐洲等地區先后建成多條氫氣長(cháng)輸管線(xiàn),總里程近5000 km。在工程應用方面具有一定的研究深度和廣度,已形成了氫氣管道相應的設計、施工、運行、維護標準或指南。國內氫能開(kāi)發(fā)利用較晚,目前氫氣主要作為工業(yè)原料使用,氫氣管道建設規模較小,僅建成幾條幾十公里長(cháng)的氫氣管道(鋼級X52以下,壓力4 MPa以下)。國內研究機構正在積極開(kāi)展高鋼級、高壓抗氫管道研發(fā),有望進(jìn)一步降低純氫長(cháng)距離管輸成本,助力國家雙碳戰略目標的早日實(shí)現。


作者簡(jiǎn)介:楊明,1985年生,高級工程師,就職于西部管道公司科技信息服務(wù)中心,主要從事油氣、新能源儲運技術(shù),管道本質(zhì)安全相關(guān)技術(shù)等研究。 聯(lián)系方式:yangming04@pipechina.com.cn。


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