长管拖车是国内普遍的运氢方式。这种方法在技术上已经相当成熟。但由于氢气密度很小,而储氢容器自重大,所运输氢气的重量只占总运输重量的1~2%。因此长管拖车运氢只适用于运输距离较近(运输半径200公里)和输送量较低的场景。其工作流程如下:将净化后的产品氢气经过压缩机压缩至20MPa,通过装气柱装入长管拖车,运输至目的地后,装有氢气的管束与车头分离,经由卸气柱和调压站,将管束内的氢气卸入加氢站的高压、中压、低压储氢罐中分级储存。加氢机按照长管拖车、低压、中压、高压储氢罐的顺序先后取出氢气对燃料电池车进行加注。该方法的运输效率较低。国内标准规定长管拖车气瓶公称工作压力为10-30MPa,运输氢气的气瓶多为20MPa。运输成本随距离增加大幅上升。当运输距离为50km时,氢气的运输成本,随着运输距离的增加,长管拖车运输成本逐渐上升。距离500km时运输成本达到。考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于200km内的短距离运输。从拆分的成本结构来看,人工费与油费是推动成本上升的主要因素。固定成本占运输成本的40%-70%,随着距离增加,其占比逐渐下降。为保证氢气供应量,加氢站所需拖车数量随着距离增加也相应增加:当距离小于50km时。目前氢储能系统效率为电化学储能的50%左右、抽水蓄能的60%左右。广东管道氢气运输
采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。1.集装格集装格是采用钢结构框架将10-16只容积40L的单瓶集装在一起采用常规车辆进行运输,钢瓶压强可以达到15-20Mpa。由于钢瓶自重较大,运输氢气的重量*占钢瓶重量的,运输效率低下,成本高。但集装格操作简单,运输方式灵活,适合于短距离、少量需求的供应。2.集装管束集装管束运输车(tubetrailer)也称为管状集装箱,是将多只(通常6-10只左右)大容积无缝高压钢瓶通过瓶身两端的支撑板固定在框架中构成,采用大型拖车运输。集装管束前端配备安全仓,其中设置爆破片安全泄放装置,后端为操作仓中配置测温、测压仪表及控制阀门和存放气管路系统。国内主要生产商中集安瑞科生产的集装管束承受压力20Mpa,每次可装载氢气约4000Nm3,重约460kg。3.管道运输管道运输通过在地下埋设无缝钢管系统进行氢气输送,管道内氢气压力一般4Mpa,输送速度可达到20m/秒。管道运输具有速度快、效率高的优点,但初始投资较高。目前,氢气管道在美国及欧洲采用较多,我国国内则相当少见。我国已知有一定规模的管道项目有两个:济源-洛阳(25km)及巴陵-长岭(43km)两个。广东管道氢气运输加氢站是连接上游氢气和下游燃料汽车用户的纽带,是产业链的。
在氢能全产业链中,氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节,因为氢气特殊的物理、化学性能,使得它储运难度大、成本较高。关于氢气的储运问题,业内一直在研讨之中。目前的技术条件下,不同的运氢方式均有一定程度的危险性。高压运输方式具有易爆的危险性,液氢运输方式在热量丢失后,会气化使容器内压力越来越高,形成易爆的危险特征、管道运输的输氢管长期处于高压下,易产生氢脆现象,使管道断裂产生泄露。高压气态储氢高压气态储氢存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险。在高压运输方式中,目前美国已出台了相应的标准设计,如长管拖车需符合DOT-3AA/3AAX压缩气体运输标准,使其安全系数达到、出台的E-8009标准,限定了储氢材料的钢材成分以及可承受的压力等;我国上海则通过控制运氢外部温度和时间段来提高运氢的安全性,如当户外气温大于30℃,能在夜间运输。高压气体运输方式存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险
“氢”的发现早在16世纪,瑞士科学家帕拉塞尔斯发现把铁放入硫酸中,会产生一种特殊的气体。1766年,英国化学家和物理学家卡文迪许使用多种金属重复了帕拉塞尔斯的实验,将氢气收集起来并研究其性质。因此,在化学史上,人们把氢元素的发现这一项重大成就,主要归功于卡文迪许。在工业上的分类工业上,根据中国国家标准《工业氢》GB/T3634-1995,氢气可分为高纯氢(99.999%)、纯氢(99.99%)、普氢(99.9%)三种。天然气重整制氢(SMR),工艺描述:天然气经过压缩,进入转化炉加热,而后进入反应炉,在催化剂的作用下,发生蒸汽转化反应和一氧化碳变换反应,产生含氢量约为70~90%的混合气,经过变压吸附提纯得到不同纯度的氢气产品。反应公式:CH4+H2O→CO↑+3H2↑CO+H2O→CO2↑+H2↑,适用规模:2000-10000Nm3/h,特点:工艺稳定,适合大规模制氢;前期投资较大,成本稳定(管道天然气);天然气既作原料,又做燃料。全球范围内正掀起氢能产业发展热潮,将极大推动氢能产业发展。
当前氢能产业已经进入快速发展阶段,全球氢气产量超过,中国氢气产能也超过。但由于氢气体积能量密度极低且液化困难,其运输成本远远超过石油及天然气等传统燃料,达到交货成本的6%左右。而且随着规模经济与技术进步导致的制氢成本下降,运输成本的比重还会不断增加。因此对现有氢气输送方案的技术经济特征进行分析,构建经济高效的氢气储运及配送基础设施,是氢能产业发展必须解决的重大问题。一、现有氢气运输技术及其特性目前国内外的氢气运输技术可以分为高压气态、液态、有机载体(LOHC)及固态储氢运输等四类。其中高压气态运输由于技术实现简单及成本低等特征,而液态运输次之。有机载体(LOHC)与固态运输原理相似,均利用氢气与有机液体或固态金属反应生成氢键复合物或金属氢化物,在目的地进行脱氢处理,从而实现高效运输。后两种技术优势明显,前景可期,但目前成熟度不高。表1氢气运输方案概况图片来源:玖牛研究院根据公开资料整理(一)高压气态运输高压气态运输,是指采用压缩机将氢气在常温下压缩至较高要求和密度,采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。 氢气的相关应用由于氢气的诸多特点。海南氢气运输车辆
氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。广东管道氢气运输
氢气是可燃性气体,在空气燃烧时会产生热量。氢气燃烧实际上是氢气和氧气反应产生水的化学过程,氢气和氧气分子反应需要的条件并不高,只需574度就可以点燃。满足这种温度容易的就是静电火花,当然有明火就更没有问题了。氢气和氧气即使发生化学反应,不一定会发生燃烧,燃烧需要化学反应连续进行,简单说就是氢气氧气反应产生热量可引起更多氢气氧气反应,周围其他氢气氧气分子发生反应再继续引起更大范围的反应。能维持这种反应持续进行的重要前提是氢气和氧气的浓度都不能太小。发生燃烧不一定会导致破坏性后果,因为燃烧产生危害主要决定于燃烧产生的能量大小和产生速度,尤其是能量大小更重要。根据这一特点,只要把密闭条件下混合气体积控制足够小,就能降低破坏性后果。这就好比打火机,虽然里面是可以燃烧和的可燃气体,但体积小不足以产生危害。也可以对管路进行技术处理,控制和避免燃烧反应发生的条件,例如采用单向阀门和安全阀的设计,让意外的燃爆不产生人体和环境的破坏。也有人采用对整机进行防爆设计,但这似乎是形式大于实质。广东管道氢气运输
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