寫稿
投稿
13日上午，中海石油氣電集團有限責(zé)任公司王秀林所長分享了“橇裝天然氣制氫技術(shù)及應(yīng)用前景分析”主題演講。他從氫氣介紹和橇裝制氫技術(shù)及應(yīng)用前景分析兩個方面進行了詳細介紹。
中海石油氣電集團有限責(zé)任公司 王秀林所長
氫能是典型的二次能源，能源屬性類似于電，具有零碳、高效、能源互聯(lián)媒介、可儲能等顯著優(yōu)勢。傳統(tǒng)發(fā)電方式效率受限于卡諾循環(huán)，轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，各環(huán)節(jié)都有能量損失。燃料電池發(fā)電不經(jīng)卡諾循環(huán)，能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，一般同等條件下燃料電池效率比傳統(tǒng)熱機發(fā)電效率提高10%—20%。
王所長表示，氫能之所以快速發(fā)展有三大原因，一、能源發(fā)展歷史及能源轉(zhuǎn)型趨勢；二、燃料電池技術(shù)進步和成本降低，美國能源部預(yù)測：未來鋰離子電池和燃料電池成本將大幅降低，而最終燃料電池成本將低于鋰電池成本；三、可再生能源發(fā)電儲能載體需求推動。
目前，氫能已廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域。交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車具有較為廣闊的發(fā)展前景；工業(yè)領(lǐng)域，氫能的大規(guī)模應(yīng)用于冶金、氫煉油和輕化工，助力工業(yè)深度減排。若能實現(xiàn)2℃減排情景，氫能需求還要增長60%。
氫能將扮演替代者、促進者、整合者的角色，更靈活、更安全、更智慧的能源系統(tǒng)。歐洲、韓國、日本、美國等世界主要發(fā)達國家和地區(qū)紛紛制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。
我國各級政府高度重視氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展，“中央+地方財政”分級補貼機制與“以獎代補”產(chǎn)業(yè)新政引導(dǎo)氫能產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展。
燃料電池分布式備受關(guān)注，中國石化、國家能源集團、中廣核等國內(nèi)眾多企業(yè)積極布局燃料電池分布式發(fā)電站和家用燃料電池分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)；“氫能港口”紛紛部署，寧波、青島、天津等陸續(xù)發(fā)布“氫能港口”規(guī)劃；氫冶金和氫化工前景可期，2020年1月中國寶武與中核集團、清華大學(xué)簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術(shù)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，共同打造世界領(lǐng)先的核冶金產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
氫能產(chǎn)業(yè)可分為制氫、儲運和利用三個主要環(huán)節(jié)。目前氫能在我國仍處于產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入期，以研發(fā)驅(qū)動為重點，產(chǎn)業(yè)先期示范的模式發(fā)展。氫能技術(shù)研發(fā)“圈地”已經(jīng)處于高峰期，大型能源公司紛紛布局技術(shù)研發(fā)，設(shè)置大量專利壁壘，搶占技術(shù)戰(zhàn)略高地。
從制氫發(fā)展路徑來看。有煤制氫、可再生能源制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫。近期工業(yè)副產(chǎn)氫和天然氣制氫優(yōu)勢明顯，中遠期可再生能源制氫是未來發(fā)展趨勢。
從天然氣制氫與煤制氫對比來看。國內(nèi)氫能主要市場區(qū)域在粵港澳大灣區(qū)，煤制氫相比天然氣制氫成本優(yōu)勢不大，且當(dāng)?shù)丨h(huán)保審批難度大，天然氣制氫幾乎是東南沿海發(fā)達地區(qū)滿足大宗氫氣源的主要途徑。
中海油氣電集團的制氫技術(shù)起源于甲烷化技術(shù)。甲烷化技術(shù)是CO、CO2和H2反應(yīng)生產(chǎn)CH4的過程，是煤制天然氣、焦?fàn)t氣制天然氣的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。通過甲烷化生產(chǎn)的代用天然氣（SNG）品質(zhì)與普通天然氣類似，甲烷含量可根據(jù)下游需要進行調(diào)控?？捎糜谏a(chǎn)：CNG，LNG。
2013年1月-2015年12月氣電集團聯(lián)合西南院進行甲烷化技術(shù)研究，氣電集團主要負責(zé)煤制氣甲烷化和焦?fàn)t煤氣制天然氣工藝開發(fā)、小試試驗和中試試驗方案設(shè)計，西南院主要負責(zé)甲烷化催化劑設(shè)計開發(fā)、甲烷化小試小試和中試小試建設(shè)及運行。氣電集團已成為全球少數(shù)幾家能夠提供大型煤制天然氣甲烷化工藝包的企業(yè)之一。
天然氣制氫反應(yīng)為甲烷化的逆反應(yīng)，小型橇裝天然氣制氫已經(jīng)成為全球小規(guī)模制氫發(fā)展的新趨勢，能夠省去昂貴的氫氣運輸過程，借助城市燃氣和天然氣網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)近用戶低成本制氫。
站內(nèi)橇裝制氫成本雖然比大規(guī)模制氫在制氫這個環(huán)節(jié)上成本高20-25%，但由于省去了氫氣運輸環(huán)節(jié)，使終端氫氣價格比站外大規(guī)模制氫模式在整體對比反而低了約15-20%。
小型橇裝天然氣制氫最大的難點是適合于橇裝要求的轉(zhuǎn)化爐開發(fā)：為滿足轉(zhuǎn)化深度要求，工廠大型制氫裝置的轉(zhuǎn)化爐管長度一般為8—13m，轉(zhuǎn)化爐高度一般達到近20m，爐體也非常龐大，需要大量的現(xiàn)場安裝施工，不適合于整體橇裝制作和運輸。
2019年氣電集團聯(lián)合西南院開發(fā)首套國際領(lǐng)先水平的500kgH2/d的橇裝天然氣制氫裝置。已完成方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備供貨廠家確定和催化劑實驗室開發(fā)與評價，放大制備方案，計劃2021年初開始裝置建造，年底前完成裝置建設(shè)和調(diào)試。
