【天然气】中科富海成功打造自主可控的BOG提氦生产线（附产品介绍）

原标题：中科富海成功打造自主可控的BOG提氦生产线

来源：美通社

　　7月21日，依托中科院理化所大型低温制冷技术孵化的北京中科富海低温科技有限公司在BOG提氦领域取得里程碑式突破。经过两年多的研发攻关，成功研制出国内首套液化天然气闪蒸汽(LNG-BOG)低温提氦装置，打通BOG提氦联调全流程，顺利产出液氦产品，达到设计要求。这是国内首次实现BOG提氦生产线的产业示范运行，填补了国内大型低温领域的空白，捍卫了国家氦气战略安全。

　　本次由中科富海公司研发的LNG-BOG低温提氦装置，是公司乃至全国首个利用低温冷凝分离方法，从BOG(天然气液化过程中产生的不冷凝气和LNG储罐汽化产生的蒸发气体)中获得高纯氦的商业示范项目。项目建于深燃众源LNG工厂，地处宁夏盐池，受当地自然环境和交通低劣影响，对管道安装、设备调试以及运行精度要求提出了极大挑战。

　　4月13日，BOG提氦核心装备氦液化器正式开机；4月15日，液氦杜瓦开始积液，经测试液化率大于40升/小时，开始对内纯化进行调试；5月9日，内纯化达到24标方/小时处理能力，并通过稳定性测试，液化率大于40升/小时；5月21日，BOG提氦催化脱氢装置单机调试成功，产品气氢气含量稳定控制在1ppm以内；7月21日，BOG提氦打通联调全流程，顺利产出液氦产品，全面达到设计要求。中科富海自主研发的每小时40升液氦装备FHL-40G1氦液化器实现稳定运行。

　　本项目在宁夏盐池商业化成功示范运营，不但实现了大型低温装备全国产化，打破国外技术壁垒；同时在保障现有LNG工厂安全稳定生产基础上，降低运行成本、实现经济性突破，深受LNG工厂业主认可，对于大鄂尔多斯地区其他LNG工厂复制BOG提氦项目提供了重要借鉴。下一步中科富海将深度与相关部门、单位合作，在国内全面推广LNG-BOG低温提氦示范项目，力争早日形成液氦的规模化生产，有效缓解我国氦资源紧缺的局面。

相关：中科富海氢液化技术及产品介绍

来源：中科富海（微号：gh_714aaef5e2e0） 宁永强

背景：液氢是发展航空航天，氢能源产业的重要战略资源。我国在1956年研发出了第一台国产节流膨胀型氢液化器，实现了国产液氢零的突破。随着我国航空航天事业的发展，节流膨胀型氢液化器产能（最大氢液化量200kg/天）已无法适应型号任务保障需求。上世纪90年代起，我国陆续从国外进口了4套国际先进的氦透平膨胀制冷型氢液化器。作为重要的战略资源，液氢及相关技术、设备的进口受到国外各种限制和阻挠，自主研发相关技术和装备制造势在必行。

       2010年，中国科学院理化技术研究所承担了大型极低温制冷设备研制财政部重大专项，正式开展液氢温区大型制冷设备国产化研发工作，并于2012年成功研制出2000W@20K（-253℃）大型氦透平膨胀制冷机，为大型氢液化器的国产化奠定了坚实基础。

      2016年8月，中国科学院理化技术研究所大型低温制冷技术成果产业化公司北京中科富海低温科技有限公司成立，并于2017年8月在广东中山成立了大型低温装备制造公司中科富海（中山）低温装备制造有限公司，致力于包括国产氢液化器在内的大型低温制冷设备的研发和制造。

      2017年，中科富海开始研发第一套液化能力1.5吨/天的大型氢液化装置，并于2019年底完成所有装备的加工制造集成，将于2020年开始安装集成调试，并有望于2020年产出液氢产品。

中科富海1.5吨/天氢液化器

中科富海氢液化技术和产品      中科富海1.5吨/天氢液化器，基于中科院理化所大型低温制冷设备核心技术，采用氦透平膨胀预冷循环。攻克了氢液化技术中高速气体轴承氦透平膨胀机、低漏率板翅式换热器、正仲氢转化器、高效氦压缩机、高效精密滤油系统、液氢安全系统等关键技术和设备，突破了国外的垄断和封锁。大型氢液化装置核心技术及设备

中科富海1.5吨/天氢液化器流程简介：

      绿色为液氮系统，对进入系统的氢气和氦气预冷至液氮温度。

      红色为氦循环系统，氦气经氦压缩机增压进入系统，经多级换热和两级透平膨胀后达到氢液化温度19K（-254℃）。

      紫色为氢系统，经与液氮及氦多级换热及三级正仲氢转化后达到氢液化温度19K（-254℃），经节流后得到液氢。

 中科富海1.5吨/天氢液化器流程图

中科富海氦透平膨胀机简介：

      低温气体轴承氦透平膨胀机是大型低温制冷系统中最核心的设备，被誉为整套制冷系统的心脏，通过它的膨胀制冷来实现并维持所需的低温环境。

      氦透平膨胀机工作在低温环境，尺寸小，转速高，采用氦气体轴承支撑，性能影响因素多，因此氦透平膨胀机技术一直是低温制冷领域的瓶颈，研制难度较大，此前一直被国外少数公司垄断。中国科学院理化技术研究所经过几十年研究积累，突破了液氢温区制冷系统的一系列关键技术，研制成功了10万转/分的高速氦透平膨胀机。中科富海在此基础上研发了用于1.5吨/天氢液化器的22万转/分的高速氦透平膨胀机，技术达到国际先进水平。

      2018年，中科富海承接了北京市科委5吨/天大型氢透平膨胀机研发课题，研发成功后将可促进5吨/天以上大型氢液化器国产化进程。

 大型氢液化器核心装备：高转速气体轴承透平氦膨胀机

中科富海1.5吨/天氢液化器冷箱

中科富海1.5吨/天氢液化器氦压缩机

中科富海氢液化技术及产品应用范围1、航天      大型氢液化器可以应用在我国的航天事业，为长三、长五等系列重载火箭液氢-液氧发动机提供液氢燃料。随着我国航天事业发展，对重载火箭的需求日益增长。长三系列火箭常年保持高密度发射，长五系列火箭性能日趋温度，发射频次逐步提升。随着我国探月、探火星等任务逐渐开展，未来还会开发更大推力的重型火箭，对液氢的需求还将进一步增大。      此前我国航天发射所需的液氢均由国外进口的氢液化器生产，作为重要的战略资源，国外始终对氢液化关键技术及设备对我国采取限制和封锁的措施。为了保证我国航天事业发展及国防安全，研发拥有自主知识产权的氢液化器至关重要。      目前，中科富海氦透平制冷循环氢液化器已经接近国际先进水平，可以逐步替代进口产品。未来，中科富海还将继续研发液化能力和效率更高的5吨/天以上氢透平制冷循环氢液化器，彻底打破国外垄断，实现更大突破。

长征五号液氢-液氧发动机重载火箭

2、氢能源

      近年来，全球面临日益严重的环境和生态危机，采用环境友好的清洁能源替代化石能源的需求日益迫切。氢能源获取方便，潜能巨大，且完全实现零排放，作为一种新兴能源中备受瞩目。

      目前的氢能产业链条中，氢的大规模储运成为制约产业发展的瓶颈之一。与目前广泛采用的氢气压缩储运技术相比，氢液化储运具有储氢密度高，纯度高的优点，可以大大提升氢储运效率，降低用地及基础设施等固定资产投入，大大降低终端用氢成本。

氢液化与压缩储运效率对比

      氢能产业中，制氢成本至关重要。我国是全球第一产氢国，拥有大量廉价工业副产氢资源。但由于氢燃料电池对氢气中微量杂质要求极高，导致这些廉价氢源无法用于氢能产业。在液氢温度下，氢气中绝大多数有害杂质将被固化去除，从而得到纯度达99.9999%以上的超纯氢气，完全可以满足氢燃料电池使用标准。通过将大量工业副产氢液化储运，可以在获取更高纯度液氢的同时，实现氢的大规模低成本储运。

不同氢源的杂质含量

 ISO14687-2 燃料电池用氢标准

液氢温区下所有杂质都将固化去除

中科富海氢液化团队介绍      中科富海拥有一支专业的大型低温系统研发技术团队，硕士、博士比例近50%，可以实现包括大型氢液化器在内的各种大型低温制冷系统研发及工程化设计。而且，中科院理化所低温工程与系统应用研究中心可以为中科富海提供强大技术支撑，该中心拥有一支超过30名博士的专业团队，拥有丰富的大型低温制冷系统研发、制造、调试运行经验。      中科富海（中山）低温装备制造有限公司在中山市翠亨开发区建设了使用面积超过80000平米的生产制造基地，拥有一支可靠的设备生产及工程服务技术团队。可以生产集成中科富海全系列标准及非标定制低温制冷系统，并且研发生产了低温制冷系统所需的低温杜瓦、低温管道等配套产品。目前已交付包括1.5吨/天氢液化器在内的10余套大型低温制冷系统及液氦杜瓦等配套设备，并承接了多个低温工程安装调试项目。      中科富海经营管理团队由行业专家、资深职业经理人组成，并外聘了一批专家学者作为公司的顾问。目前中科富海已打造北京总部及研发销售中心，中山生产制造基地，杭州气体业务中心，安徽中科昊海电子特气及液氢生产基地等分子公司，建有完善的运营管理、技术研发、市场销售、项目管理、生产制造及工程服务、人力资源、内控安全等专业团队。

中科富海氢液化技术及产品技术创新点      中科富海氢液化技术基于中科院理化所洪朝生、周远两代院士及几代科研工作者经过近50年辛勤研发出的大型低温制冷技术。独创性地采用了拥有完全自主知识产权的高转速气体轴承氦透平膨胀机、板翅式换热器等核心装备，打破了国外公司的垄断和封锁。目前首套1.5吨/天氢液化器已集成完毕，即将进行安装调试。      未来中科富海还将继续研发5吨/天以上的氢循环制冷氢液化器及其关键设备氢透平膨胀机。该技术研发成功后，将使氢液化综合能耗降低30%以上，进一步填补我国在大型氢液化器核心装备技术方面的空白。氢透平制冷循环氢液化器流程图

中科富海氢液化技术成熟度及可靠性论述

      中科富海氢液化技术可追溯至上世纪50年代，洪朝生院士首创的国内第一台氢液化器。经过几十年来数代科研工作者的不懈努力，最终研发成功了氦透平预冷型氢液化技术，并成功在中科富海实现技术成果转化。在此过程中，中科院理化所和中科富海先后研发制造了10余台大型氦制冷机/液化器，并通过了国家部委和客户的验收，通过长期运行测试，充分验证了技术可靠性和产品质量。

      未来，中科富海还将继续在目前基础上不断研发改进设计和加工工艺，力求进一步提升产品质量和可靠性。

氢液化市场分析及中科富海竞争优势      目前全球液氢市场主要集中在北美，尤其是美国。美国的液氢产能占全球80%以上，达到375吨/天。随着氢能产业的迅猛发展，欧洲、日本的液氢产能也在近年快速增加。      我国此前液氢主要应用于航天发射，民用液氢市场处于空白状态。随着我国航天发射需求的增加及氢能源市场的发展，民用市场开始对液氢产生需求。预计在未来5-10年内，我国民用液氢市场将实现从无到有，由小到大的过程。      根据氢能行业专家推测，至2030年左右，我国氢燃料电池汽车加氢规模将达到约60万吨/年，全国将建成1000座以上加氢站。届时，液氢产能将成为保障氢能供给的重要手段。预计到2030年，我国用于氢能产业的液氢产能将达到550吨/天左右，氢能源将成为我国继煤炭、石油、天然气、电力之后的第五大能源。《节能与新能源汽车技术路线图》（2017年11月2日发布）

      结合我国航天产业对液氢需求的增长，到2030年，我国液氢总产能有望突破600吨/天，液氢产值将突破60亿元/年。

      目前的氢液化技术和设备生产制造主要由Linde、Air Liquide 等少数国外公司掌握和垄断。包括我国目前在运行的氢液化装置在内，世界范围内绝大多数的氢液化装置均由上述少数几家公司研发制造和销售。作为行业的新来者，中科富海拥有全套自主知识产权，可以独立研发集成制造大型氢液化设备，从而打破国外的垄断和封锁。中科富海氢液化装置国产化率将达到90%以上，在与国外产品的竞争中，更具成本优势。另一方面，中科富海立足于中国国情和市场特点，积极推动氢液化技术发展和液氢的应用，努力开发出更加符合国情和客户需求的氢液化装置，并为客户提供更人性化、个性化的服务。以上优势将帮助中科富海逐步打开中国液氢市场。

来源：美通社&中科富海

编辑：华气能源猎头（微号：energyhunt）

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