知识讲解|什么是管道输氢?(二)

05管道输氢的流程
管道输氢作为一种高效的氢气运输方式,其流程主要包括以下几个环节:
1氢气的生产
管道输氢方案的工作原理首先是从生产地通过水电解、天然气蒸汽重整或生物质气化等方式生产氢气。
2氢气的净化与压缩
生产出的氢气需要进行净化处理,去除其中的杂质和有害物质,确保输送过程中的安全性。随后,对氢气进行压缩,提高其密度,以便于后续的输送和储存。
3氢气的管道输送
压缩后的氢气通过管道输送到目标地点。管道输氢采用密闭的管道系统,可以减少氢气泄漏的风险,并降低爆炸、燃烧等安全事故的发生。此外,管道输氢的自动化程度较高,可以通过远程监测和控制,减少人为失误带来的安全隐患。
知识讲解|什么是管道输氢?(二)
4氢气的解压与使用
在目的地,压缩后的氢气被解压,供应给使用者,无论是用于氢能燃料电池车辆还是工业生产过程中的氢气需求。
5监测与维护
为了确保管道输氢系统的安全可靠运行,建立了监测与维护机制,定期对系统进行检查和维护。
06中国氢能管道建设现状
当前国内管道输氢主要有以下两种形式。一种是天然气管道掺氢运输。天然气管道掺氢运输是指将氢气以一定体积比例掺入天然气中形成掺氢天然气(HCNG),并通过现有天然气管道进行输送。
另一种是纯氢管道运输。国内已建输氢管道目前普遍采用低钢级(20号钢、L245N)管道,中低压力(≤4MPa)运行。
近年,国外开始研制大口径的X60及以上钢级抗氢管道,目前管材已经研制成功,通过了实验室内最大压力和100%氢气条件下的测试。美国投运的输氢管道最高运行压力已达到10.3MPa,已经达到了目前我国天然气西气东输的骨干管道压力等级。
而我国已建氢气输送管道有金陵-扬子氢气管道、巴陵-长岭氢气提纯及输送管线、济源-洛阳氢气管道、玉门油田输氢管道等,管道里程约100公里,管道运行压力均在4MPa以下,管径从200mm~500mm不等。
虽然我国在氢气管道的设计、施工、运行及维护方面积累了一定经验,但是相较国外先进水平仍有不小的差距。网络公开信息显示,当前我国已有掺氢管道8条,纯氢管道超过10条,输氢管线长度超2000公里。
知识讲解|什么是管道输氢?(二)
此外,我国在管输液氨和甲醇方面也有相应的经验。我国液氨管道总里程较短,目前共建有4条液氨管道,总长度不超过200公里,总输量不足100万吨/年。1990年,我国第一条长距离液氨管道在秦皇岛建成并投产运行,该管道至今仍为国内最长液氨管道。
2021年5月10日,中煤鄂能化100万甲醇技改项目配套管线工程一次安全投产成功,管线工程线路全长约52公里,设计压力2.5MPa,管道规格为D355.6mm,填补了国内长距离管道输送甲醇的空白。
07输氢管道的材料
输送氢气的管道需要使用特殊材质,以确保氢气的安全运输。钢是最常用的材料,但需注意选择合适的类型以避免氢脆和腐蚀。
知识讲解|什么是管道输氢?(二)
1特殊材质的需求
氢气的特性,如重量轻、难捉摸、扩散速度快,以及需要低温液化等特点,使得氢气在存储和运输过程中需要使用特殊的材料。氢气会与某些金属发生化学反应,导致“氢脆”现象,因此在氢气管道的设计和材料选择上有着更高的要求。
2钢材的广泛应用
尽管面临这些挑战,钢因其强度高、耐用性和成本效益而成为氢气管道最常用的材料。特别是碳钢,虽然广泛用于天然气管道,但由于其易发生氢脆和腐蚀,通常不推荐用于氢气管道。
3其他特殊材料的考虑
除了钢,还有一些其他特殊材料被用于氢气管道。例如,蒙耐尔合金,它具有良好的耐还原性介质的腐蚀能力,适用于多种腐蚀环境,特别在氢氟酸和碱溶液中表现出色。

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