气体知识:氢气输送

气体资讯 2019-01-16 03:06:59

氢气输送是氢能利用的重要环节。一般而言,氢气生产厂和用户会有一定的距离, 这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同, 可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况, 气氢可以用管网, 或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管网输送一般适用于用量大的场合, 而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。


      
氢气的密度特别小, 为了提高输送能力, 一般将氢气加压,使体积大大缩小, 然后装在高压容器中, 用牵引卡车或船舶进行较长距离的输送。在技术上, 这种运输方法已经相当成熟。我国常用的高压管式拖车一般装8根高压储气管。其中高压储气管直径0.6m, 长11m, 工作压力20MPa,工作温度为-40~60℃ 单只钢瓶水容积2.25m³ , 重量2730kg。连同附件, 这种车总重26030kg, 装氢气285kg,输送氢气的效率只有1.1%。可见, 由于常规的高压储氢容器的本身重量很重, 而氢气的密度又很小, 所以装运的氢气重量只占总运输重量的1~2%左右。它只适用于将制氢厂的氢气输送到距离不太远而同时需用氢气量不很大的用户。按照每月运送氢252000m³, 距离130公里计, 目前氢的运送成本约为0.22元/m³。对于大量、长距离的气氢输送, 可以考虑用管道。氢气的长距离管道输送已有60余年的历史。最早的长距离氢气输送管道1938年在德国鲁尔建成,其总长达208公里, 输氢管直径在0.15~0.30m之间,额定的输氢压力约为2.5MPa, 连接18个生产厂和用户, 从未发生任何事故。欧洲大约有1500公里输氢管。世界最长的输氢管道建在法国和比利时之间,长约400公里。


      
目前使用的输氢管线一般为钢管, 运行压力为1~2MPa, 直径0.25~0.30m。经过管道输送氢是最有效的长距离输送方法,值得一提的是输送过程中的氢损失问题。有报道认为管道输送过程中的氢损失率是同样距离输电过程能量损失率(约7.5~8%)的一倍。而美国普林斯顿大学的奥格登(Ogden)等人提出, 通过氢气管网进行长距离能量输送的成本比通过输电线送电的成本要低得多。以美国为例, 我们来比较氢气管道和天然气管道。管线长度美国现有氢气管道720公里, 而天然气管道却有208万公里, 两者相差将近1万倍管道造价美国氢气管道的造价为31~94万美元公里, 而天然气管道的造价仅为12.5~50万美元公里, 氢气管道的造价是天然气管道造价的2倍多;输气成本:由于气体在管道中输送能量的大小, 取决于输送气体的体积和流速。氢气在管道中的流速大约是天然气的2.8倍, 但是同体积氢气的能量密度仅为天然气的1/3。


      
因此用同一管道输送相同能量的氢气和天然气, 用于压送氢气的泵站压缩机功率要比压送天然气的压缩机功率大很多, 导致氢气的输送成本比天然气输送成本高。能否利用现存天然气管道输送氢气呢如果能, 则对氢能的发展大有好处。实际上现有的天然气管道就可用于输送氢气和天然气的混合气体, 也可经过改造输送纯氢气, 这主要取决于钢管材质中的含碳量, 低碳钢更适合输送纯氢。天然气管道压力比较低(一般0.4MPa左右), 可以使用价格较低的塑料管, 如聚氯乙烯(PVC)和新型高密度聚乙烯管。但是, 这些塑料管道不能用于输氢。全世界许多主要城市都建有这样的管道, 最初它们是为传输城市煤气到普通家庭而建立的。城市煤气含有约50%的氢和5%的CO, 最早的城市煤气管道大约出现在1800年。


(来源:氢枫能源)




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