天然气管道掺氢输送条件和应用场景展望

氢能是未来能源发展方向之一,被认为是未来的终极能源。天然气管道掺氢输送并在终端使用,将会不断扩大氢能应用场景,为碳达峰、碳减排做贡献。首先介绍了国内天然气管道掺氢输送最新前沿的研究应用现状,然后以陕西省为例,从政策、产业布局、资源条件及现状等方面综合分析了开展天然气掺氢输送的可行性及发展建议,旨在为促进氢能产业和天然气掺氢技术的推广发展提供指引。     

掺氢天然气管道输送研究进展和挑战

风电、光电的波动性是其发展的重要制约因素之一。国际上普遍认为,可再生能源制氢结合在役天然气管网掺氢输送的技术是解决大规模风光电消纳问题的有效途径之一。本文介绍了掺氢天然气管道输送应用示范项目,综述了管材氢相容性、设备掺氢适应性、管道运行安全保障以及标准体系建设4个方面的研究进展,并指出了目前发展掺氢天然气管道输送面临的问题与挑战。结合我国掺氢天然气管道输送发展现状,本文建议统筹规划掺氢天然气管道输送网络,因地制宜有序推进掺氢天然气基础设施建设,加强管材氢相容性、管网设备和部件掺氢适应性以及管道运行安全保障技术研究,逐步开展掺氢天然气输送技术应用示范,加快制定掺氢天然气管道输送规范标准,促进氢能产业发展。     

"双碳"目标下我国氢能产业发展路线研判

"双碳"目标出台后,我国氢能产业步入快速发展阶段.预计当前至2030年是我国氢能产业发展的奠基期,这一时期氢气将经历由化工原料向交通燃料的角色转换,蓝氢、绿氢技术成熟且实现商业化.绿氢时代我国将形成绿电制氢、依托天然气管网跨区域输氢、氢储能、分布式天然气制氢及系列氢走廊建设等氢能重点工程,构成氢能发展路线.目前地方发展氢能积极性高,建议及时制定出台国家层面氢能发展规划,攻关氢能领域核心技术,进一步完善氢能产业系列标准,加大氢能发展政策支持以及组建氢发展联盟,促进氢能产业实现可持续发展.     

掺氢天然气管道输送安全技术

介绍了利用现有天然气管道进行掺氢天然气输送的安全问题,总结了掺氢天然气与材料相容性、泄漏与积聚、完整性管理及风险评估等方面的研究现状,讨论了掺氢天然气管道输送研究进一步所需解决的安全问题。     

氢泵法分离氢气技术研究现状分析及优化建议

混氢天然气输送技术是近年发达国家提出的氢气输送新方案,该技术利用现有的天然气管道设施,有效避免了大规模输氢管网的建设投资,可以解决氢气规模化长距离运输的难题。电化学氢泵作为一种创新形式的氢气分离提纯装置,相较于传统的氢气分离手段,它对于长距离混输天然气下游用户分离氢气具有较大优势,剩余甲烷等气体可作燃料气继续使用。通过氢泵法分离得到高纯度产品氢气的同时可以对氢气进行压缩输出,进而一步实现氢气的提纯和压缩。     

天然气管道掺入氢气的影响及技术可行性分析

氢气的运输成本约占加氢站最终氢气成本的30%～40%。氢气的经济运输是制约氢能产业发展的瓶颈性问题。利用已有相对完善的天然气管道设施,掺入一定比例的氢气进行传输,已成为欧美各国的研究热点,为传统油气行业参与氢能产业、获得效益增长点提供了宝贵机遇。我国在此领域的研究较少,缺少相应的标准规范。综合分析了目前全球这一研究领域的最新研究情况,分别分析了掺氢后对管道材料、压缩机和管件等的影响,对居民、燃气轮机和内燃机等下游用户的影响,对管道泄露与运行安全的影响等;并对目前国内外对掺氢比例的要求进行了梳理总结;对我国发展天然气掺氢提出了若干建议。     

氢能在玻璃熔窑中的应用研究

玻璃行业燃料消耗大,二氧化碳排放量多。为推动重点工业领域节能降碳和绿色转型,实现碳达峰、碳中和,玻璃行业以绿色能源替代化石燃料以降低碳排放势在必行。氢能是理想的清洁能源之一,在未来的工业及民用中具有重要的作用。通过对绿氢制造、输送、控制的分析以及其在玻璃生产中的应用研究,提出玻璃行业未来发展更需关注制氢成本、储氢、输送、防泄漏防爆以及玻璃窑炉结构和熔化工艺的针对性调整,为玻璃生产线大规模用氢提供参考和借鉴。     

掺氢天然气在家用燃烧器中的燃烧特性

为了降低CO2排放,缓解天然气供应压力,促进氢能规模消纳,掺氢天然气被认为是最有前途的途径之一。目前,掺氢天然气的研究主要集中在工业上,本工作基于以掺氢天然气为燃料的家用大气式燃烧器的燃烧特性,利用Fluent软件结合GRI 2.11化学反应机理文件,建立燃烧器二维轴对称模型,对比数值模拟结果与实验结果,验证了数值模型的合理性;分析了燃料与空气不同预混量以及二次风流速对燃烧器的燃烧温度、主要自由基含量、燃烧污染物等的影响规律。结果表明,随着预混量(一次空气系数)增大,峰值温度大幅度升高,NO峰值质量分数先增大后降低,CO峰值质量分数逐渐增大;随着二次风流速(过量空气系数)增大,温度与污染物含量变化很小,与预混量的影响相比,二次风流速的影响几乎可以忽略不计。     

基于顺序输送的轻烃单输方式研究

天然气分公司日生产深冷、浅冷、原稳轻烃2500吨,主要通过管输供给乙烯,乙烯原料装置根据轻烃的组分、CO2含量的不同进行相应的处理。而目前管网建设现状只能实现轻烃混输,这不但增加了管输能耗成本,还导致了供给乙烯的轻烃品质波动变化很大,造成了乙烯原料装置的不平稳运行。本文在分析了轻烃管网系统的运行现状和顺序输送原理的基础上,据此提出了基于顺序输送的轻烃单输方式,以实现降低输送能耗,保证乙烯装置和输烃管道的平稳运行。     

天然气长输管道监控系统应用研究

长输管道输送天然气具有生产区域偏远、分散,输送环境危险的特点,必须以管网的安全平稳运转为生命,生产的集中调度管理为核心,设备的可靠操作维护为基础,建立高度集中、协调和统一的长输管道监控系统及监控中心,通过采用站控集成技术和阀室远程维护系统,将站场、管网运行数据集中至长输管道监控中心,实现整个长输管网的实时监控,有效保证了长输管网的安全运行。     

天然气长输管道监控系统应用研究

长榆管道输送天然气具有生产区域偏远、分散,输送环境危险的特点,必须以管网的安全平稳运转为生命,生产的集中调度管理为核心,设备的可靠操作维护为基础,建立高度集中、协调和统一的长输管道监控系统及监控中心,通过采用站控集成技术和阀室远程维护系统,将站场、管网运行数据集中至长输管道监控中心,实现整个长输管网的实时监控,有效保证了长输管网的安全运行.     

稠油掺稀管道输送工艺特性

对国内某WK掺稀稠油保温管道,进行工艺特性分析和安全输送能力计算。结果表明：①加热输送的掺稀稠油管道存在随输量减小压降急剧增大的不稳定区;②掺稀比增大时,管道的不稳定工作区左移,安全输送的临界输量减小,有利于管道在低输量下安全运行;③最大输送能力并非随掺稀比或首站出站油温单调递增;在某一掺稀比和/或首站出站油温下,WK掺稀稠油管道具有最大输送能力;④WK线的整体压降受掺稀比、输量的影响较大,但季节对压降的影响很小;⑤WK线整体温降主要受输量影响,而掺稀比、季节对其影响不大;⑥对于同一种掺稀比稠油和同样的出站温度,在不同季节下的末站进站温度、临界输量以及最大输送能力相近。     

掺氢天然气输送管道放空系统适应性分析

针对天然气掺入氢气后其物性参数发生改变,放空过程的温度压力等变化规律也会因此发生改变的问题,采用TGNET软件建立掺氢天然气输送管道放空管路模型,分析放空过程中放空口温度、压力、泄放流量等参数的变化规律,并对比不同掺氢量、管内温度、管内压力情况下的放空过程。结果表明：紧急放空方式下,掺氢量对于放空过程影响很小;计划放空...     

我国管道输氢发展SWOT分析

氢能作为优质的清洁能源,被看作传统化石能源的替代品,其大规模发展应用已成为石化行业转型升级的新趋势,而管道输氢作为实现氢能大规模、长距离运输的终极模式,是否可以广泛建设应用成为大家较为关注的问题。立足于氢能产业发展需求,对我国管道输氢发展进行SWOT分析,通过分析发现管道输氢发展优势与劣势并存,机遇与威胁同在。最后,根据分析结果提出管道输氢的改进对策建议及今后发展目标,为实现管道长距离大规模输氢提供一定理论基础。     

玻璃熔窑天然气掺氢燃烧探究

当前国内还没有玻璃企业直接将氢气用于玻璃熔窑燃烧,也没有在天然气中掺入一定量的氢气进行混合燃烧,以降低玻璃熔化过程中的碳排放量,来实现生产过程降低碳排放的目的。根据天然气掺氢燃烧特性,探究玻璃熔窑天然气燃烧系统中掺氢的三个不同燃烧方案,为玻璃企业提供参考和借鉴。     

CH4掺混H2的燃烧数值模拟及掺混比合理性分析

本工作针对天然气掺氢燃烧技术在燃气锅炉的最佳掺混比开展数值模拟研究,以小火焰燃烧器为研究对象,计算了在空气氛围、恒定过氧系数、不同甲烷掺混氢气比条件下,掺氢比对燃料燃烧温度、燃烧速率、主要污染物排放浓度的影响.其中燃烧机理采用GRI-MECH 3.0简化机理,该反应包含24个基元反应,涉及17种组分.计算结果表明,随掺...     

含氢输送管道材料技术发展分析

随着氢能的广泛应用，输氢管道也成为了至关重要的一环。由于氢渗透造成材料的氢腐蚀，使输氢管道材料成为制约。主要介绍了3种国内外含氢输送管道研发方向：一是关于通过冶金和热处理来净化钢材、改变组织成分开发的纯净钢；二是通过在材料表面制备涂镀的阻氢层阻碍氢原子渗入基体；三是通过气体抑制剂来抑制氢原子在管线表面的吸附，可有效减少氢渗透。最后，对这3种技术提出了发展展望。     

氢能运输路径经济性分析及跨洋贸易展望

随着氢能产业在全球的广泛发展,风光资源较好地区带来的绿氢成本红利和与消纳地区的地域错位为氢能跨洋贸易带来了可能。低成本、长距离输氢是实现氢能跨洋贸易的关键环节。对比长距离输氢的技术路线,对绿氢以氨的形式跨洋运输进行经济性分析发现,如果在风光资源较好地区可再生能源发电价格足够低廉的情况下,绿氢的跨洋运输和应用具备可行性。     

“双碳”目标下掺氢燃气发电的现状与思考

全球已有超过130个国家和地区提出了碳中和目标，对能源转型和绿色低碳发展形成共识。能源电力系统是转型发展的关键领域，迫切需要绿色创新技术来驱动减排脱碳。掺氢燃气发电对环保的贡献，以及与可再生能源发电互补、可实现热电联供的作用越来越受到认可。结合绿色低碳发展趋势，梳理国内外掺氢燃气发电研究和应用的进展、关键问题，提出以“双碳”目标引领我国掺氢燃气发电发展的建议，为助力我国能源结构转型、实现新时代能源行业高质量发展提供基础参考。     

管输天然气的节能降耗探讨

管道输送是天然气运输的重要运输方式,节能降耗是天然气管输亟需解决的问题。分析天然气管输系统和设备能耗情况,从直接能耗和间接能耗两方面,综述管输天然气节能降耗措施如下：(1)合理选择压缩机组及其驱动方式,优化压缩机组运行工况,定期维护保养,降低压缩机组能耗;(2)采用高压输气、降低输气温度、管内壁涂减阻内涂层、合理的设备和管道路由等措施降低输气管道摩阻损失;(3)采取措施预防输气管道泄漏和减小天然气放空量,降低间接能耗;(4)融合大数据分析、天然气管网仿真、人工智能等技术,做好管输系统分析预测,优化运行及决策方案;(5)利用回收余热、余压以及利用新能源等措施,提高能源利用率。上述节能降耗措施对天然气管输的节能降耗、降低运营成本具有重要借鉴意义。