凌云股份计划研发PE管输氢,管道输氢还在多远的未来?
1月18日,凌云股份(600480)在互动平台表示,国际上已对PE管道进行相关研究和使用,但国内尚无相关依据和案例,目前国内基本采用钢管(或不锈钢管)进行输送,公司已和部分客户开始共同研究PE管输氢,PE管道输氢在理论上具备可行性。
随着氢能的发展与相关技术的成熟和完善,大规模集中制氢和氢长距离运输是未来趋势,管道运输这种经济的方式具有广阔的未来,建立纯氢高压输运管网是建设氢能社会的终极目标。
受气体性质差异、掺氢比、管道材质和外部环境等影响,氢气进入管道后容易产生氢脆、渗透和泄漏等风险。研究表明,氢气压力、纯净度、环境温度、管道强度水平、变形速率、微观组织等因素均会影响管道的损伤程度。管道钢级越高越容易受氢气影响,低强度钢更适合加氢天然气的输送。当氢气浓度低于 50% 时,管道不易发生严重断裂;当管输压力低于 2MPa 时,管道不易在缺陷处发生氢致裂纹扩展。
由于以上问题的客观存在,氢气输送管道的建设需要一套更为严格的标准来进行规范。2021年,我国管道输氢相关标准有了一定的突破:
7月,由西南市政总院负责主编的《城镇民用氢气输配系统工程技术规程》编制工作正式启动。
7月,中国标准化协会批复了《氢气输送工业管道技术规程》的编制工作,由北京市公用工程设计监理有限公司主编;
8月,中国标准化协会发布了《关于公开征求中国标准化协会标准〈天然气掺氢混气站技术规程〉意见的通知》;
目前我国标准制定的难点在于相关研究未考虑 H2S、CO、CO2 等组分对掺氢的协同影响,当前我国研究缺少管材在掺氢条件下的力学性能基础数据库,尚未明确掺氢比、运行压力对管材氢损伤的定量关系,导致管道掺氢在标准法规制定方面缺少重要的支撑。
国内管道输氢:仍有长路要走
近年来,国内氢能发展火热,技术趋于成熟,生产规模不断扩大。根据国家发改委、能源局的发展规划,到 2050 年氢能将成为能源结构的重要组成部分。目前制氢技术多种多样,氢气的来源也各不相同,制氢主要来源包括天然气、煤炭等化石燃料以及核燃料、太阳能、风能或潮汐能等可再生能源。由于氢气的来源并非均匀分布,因此将氢气长距离运输到相应的市场具有重要的战略意义。尽管氢气的运输方式多种多样,但对于大规模集中制氢和长距离运输来说,管道运输是最经济的方式。
根据资料,欧洲和美洲是世界上最早发展氢气管网的地区,已有70年历史, 在管道输氢方面已经有了很大规模,如美国Praxair公司的分公司林德管道公司在得克萨斯州蒙特贝尔维尤至阿瑟港和奥兰治之间铺设了113 km的氢气输送管道,耗资3000万美金,林德管道公司每天能够输送283万Nm3以上的氢气,纯度为99.99%。该管道埋设深度最浅处不小于1.22 m,设计强度和水压试验强度分别为管道最大运行压力的2.5和1.9倍。美国加州托兰斯(Torrance)的加氢站也在同区域内铺设氢气管道,直接给用户供氢。
我国氢气管网发展不足, 输氢管道主要分布在环渤海湾、长江三角洲等地, 国内氢气长输管道建设处于起步阶段,目前国内氢气长输管道主要包括巴陵-长岭输氢管道、济源-洛阳输氢管道、金陵—扬子氢气管道、乌海—银川焦炉煤气输气管道以及义马—郑州煤气管道输气工程等,氢气管网布局有较大的提升空间。
当前国内氢气长输管道概况如下表:
随着氢能产业的快速发展, 日益增加的氢气需求量将推动我国氢气管网建设。国内氢气管网建设正在提速,根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》所制定的氢能产业基础设施发展路线,到2030年,我国燃料电池汽车将达200万辆, 同时将建成3000 km以上的氢气长输管道,该目标将有效推进我国氢气管道建设。
随着国内能源结构调整和能源产业规划的逐步实施,氢能产业将会得到进一步的发展,对于大规模集中制氢和氢气长距离运输,管道输氢应用前景广阔,所以氢气长输管道的配套设计、施工、运行、维护等标准体系迫切需要完善。
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本期责任编辑:戴欣馨
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