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氢气管道输送

来源:《管道保护》2023年第5期 作者:杨明 时间:2023-10-10 阅读:

氢气作为一种二次能源,相对于其他能源而言,具有来源丰富、质量轻、能量密度高、绿色低碳、储存方式与利用形式多样等特点,是21世纪最具发展潜力的清洁能源,被誉为人类社会的“终极能源”。氢气运输方式主要有气态储运(长管拖车、管道)、液氢储运、有机液体储运等,其中管道运输是大规模远距离运输中成本最低、最具发展潜力的一种方式,管道运输又分为掺氢输送和纯氢输送。

掺氢输送:在氢能利用的初期,制氢规模有限,氢气量不足以支撑纯氢输送管道建设运营的情况下,可利用现有的天然气管道,将生产的氢气按一定比例注入天然气管网输送至下游用户终端。在下游用户终端,氢气分两种状态利用,一是将掺入天然气中的氢气直接作为燃料与天然气混合燃烧,减小温室气体排放;二是将氢气从天然气中分离提纯后单独利用,但目前受限于提纯技术及成本限制,氢气从天然气中分离的成本较高,暂不具备商用价值。天然气管道掺入氢气,会导致管道发生氢脆,加速管道的失效时间,降低其服役寿命,管道钢级越高,氢脆敏感性越强,天然气管道掺氢前应针对不同管道的管材特性、服役年限、服役环境、连接工艺等开展安全评估,再决定掺氢比例。我国现有标准要求进入长输天然气管道氢气浓度不超过3%(氢气占到掺氢天然气体积分数的3%),目前国内外正在积极开展天然气掺氢输送适应性研究,其掺氢比范围为0~20%,管道等级基本为中低压管道。


纯氢输送:2022年我国氢能产量为3781万吨,到2060年,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨(即14460亿立方米)左右,在终端能源消费中占比达到20%。我国可开发的绿氢资源主要集中在西部地区,西部地区可开发的绿氢资源超过3亿吨,但我国能源负荷中心位于中东部及东南沿海地区, 远离氢能资源丰富的西部地区, 因此需要远距离、大输量输送氢气。在氢气资源量形成规模后,纯氢管道输送是实现氢能大规模、长距离、经济高效的输运方式。所谓纯氢输送,是将气态氢气注入氢气输送管道,通过管道输送至下游用户终端,供下游用户使用。

国外纯氢输送管道发展起步较早,技术成熟,北美和欧洲等地区先后建成多条氢气长输管线,总里程近5000 km。在工程应用方面具有一定的研究深度和广度,已形成了氢气管道相应的设计、施工、运行、维护标准或指南。国内氢能开发利用较晚,目前氢气主要作为工业原料使用,氢气管道建设规模较小,仅建成几条几十公里长的氢气管道(钢级X52以下,压力4 MPa以下)。国内研究机构正在积极开展高钢级、高压抗氢管道研发,有望进一步降低纯氢长距离管输成本,助力国家双碳战略目标的早日实现。


作者简介:杨明,1985年生,高级工程师,就职于西部管道公司科技信息服务中心,主要从事油气、新能源储运技术,管道本质安全相关技术等研究。 联系方式:yangming04@pipechina.com.cn。


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