近日,中國標準化協會【2022】109號文件立項批復了《氫氣輸送管道完整性管理規范》由城鎮基礎設施分會及其服務機構組織實施編制工作。
通知表示,根據氫能產業發展中長期規劃,到2030年形成較為完備的氫能產業技術創新體系,從氫能需求總量上看,中國可能要增加1800萬噸氫氣的需求。由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點,氫氣管道將迎來廣闊的發展前景。
從氫能儲運產業鏈來看,管道輸氫是長距離氫氣輸送最合適的方式。2022年2月10日,國家發改委和國家能源局聯合印發了《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》,意見指出,在滿足安全和質量標準等前提下,探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運輸等高效輸氫方式。
2021年11月8日,內蒙古自治區科技重大專項“中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應用關鍵技術研發”項目正式啟動,該項目預計實施時間分為三年,對中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應用關鍵問題進行研究,主要解決我國城鎮用氫問題。
近兩年我國管道輸氫項目已經進入規劃建設階段,但其成本問題也一直被業界探討。此外,對于純輸氫管道的建設成本居高不下這一問題,業內有專家提出,利用現有天然氣管道進行天然氣摻氫輸送,可以大大解決輸氫難題。
國外一直在進行天然氣摻氫項目的實施,近日,法國啟動第二個管道輸氫項目。這條管道每年可輸送12.5萬噸氫氣,相當于900兆瓦的電解量,每年可減少100萬噸二氧化碳的碳排放。
荷蘭企業SoluForce 開發了一種用于氫氣應用的可纏繞增強熱塑性工業管道系統 (RTP,也稱為 FCP)。經認證,SoluForce FCP 可用于高達42 bar工作壓力的氫氣應用,這在氫運輸領域獨一無二。與鋼鐵材質管道相比,這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進綠氫的規模化應用。
氫能產業發展的重要條件之一是良好的氫能儲運體系。我國三北地區正面臨棄風、棄水、棄光等資源過剩的問題,利用天然氣管道進行天然氣摻氫利用輸送至我國東部地區,緩解部分地區資源緊張的問題,平衡我國資源不均衡問題。
天然氣摻氫工藝成本分析
氫氣摻入天然氣管道后會對管道造成一定的危害,主要包括氫脆、氫鼓泡、氫開裂等。其中,氫脆的危害最大,氫脆是在低溫下形成的。鋼制管道的氫脆是由于管道內壁受到氫氣的侵蝕,造成材料塑性和強度降低,并因此而導致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應根據不同的氫脆機理,制定相應的防護方法。
天然氣管網包括長輸管道和配送管道,長輸管道輸送壓力較高,一般選擇高鋼級鋼管。有研究表明,鋼級越高越容易發生氫脆。
CGA-5.6-2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明,當天然氣摻氫體積比≤10%時,可使用不高于X52鋼級的管道直接運輸,鋼級高于X52的天然氣管道需要進行氫脆試驗。
我國天然氣主產地集中于中西部及沿海地區,而消費地集中于東部及中部人口密集和經濟發達地區。此外,我國進口管道天然氣主要來自于中亞、緬甸、俄羅斯等地,入境地主要位于新疆、云南、內蒙古、黑龍江等地。因此我國非常重視天然氣管網的建設,目前已初步形成了“西氣東輸、海氣登陸、就近供應”的供氣格局。到2015年,全國天然氣主干管道里程約為10萬km,城市天然氣管道共43.46萬km。
根據我國天然氣的輸氣壓力,可將天然氣管道分為高壓管道、中壓管道及低壓管道。高壓管道一般為全國戰略性管道,如西氣東輸管道、中亞天然氣管道等,其壓力一般為10~12MPa;中壓管道一般為區內干線、聯絡線和干線配套支線管道等,設計壓力為4~12MPa;低壓管道一般為城市燃氣管道,其壓力低于4MPa。
我國天然氣干線管道的輸氣壓力為4~12MPa,材質一般為金屬材料X60~X80和R245~R365等。在4MPa以上的工作壓力下,氫氣有可能滲入到管道中產生氫脆的影響,但由于摻氫體積比較低(≤10%),氫氣的分壓也低(<1MPa),天然氣摻氫對管道的實際影響有待進一步的驗證。從歐美國家的經驗來看,在較低的摻氫比和較低的氫氣分壓下,管道的氫脆基本可以忽略,利用天然氣管道輸送摻氫天然氣的安全性可以得到保證。
通知表示,根據氫能產業發展中長期規劃,到2030年形成較為完備的氫能產業技術創新體系,從氫能需求總量上看,中國可能要增加1800萬噸氫氣的需求。由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點,氫氣管道將迎來廣闊的發展前景。
從氫能儲運產業鏈來看,管道輸氫是長距離氫氣輸送最合適的方式。2022年2月10日,國家發改委和國家能源局聯合印發了《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》,意見指出,在滿足安全和質量標準等前提下,探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運輸等高效輸氫方式。
2021年11月8日,內蒙古自治區科技重大專項“中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應用關鍵技術研發”項目正式啟動,該項目預計實施時間分為三年,對中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應用關鍵問題進行研究,主要解決我國城鎮用氫問題。
近兩年我國管道輸氫項目已經進入規劃建設階段,但其成本問題也一直被業界探討。此外,對于純輸氫管道的建設成本居高不下這一問題,業內有專家提出,利用現有天然氣管道進行天然氣摻氫輸送,可以大大解決輸氫難題。
國外一直在進行天然氣摻氫項目的實施,近日,法國啟動第二個管道輸氫項目。這條管道每年可輸送12.5萬噸氫氣,相當于900兆瓦的電解量,每年可減少100萬噸二氧化碳的碳排放。
荷蘭企業SoluForce 開發了一種用于氫氣應用的可纏繞增強熱塑性工業管道系統 (RTP,也稱為 FCP)。經認證,SoluForce FCP 可用于高達42 bar工作壓力的氫氣應用,這在氫運輸領域獨一無二。與鋼鐵材質管道相比,這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進綠氫的規模化應用。
氫能產業發展的重要條件之一是良好的氫能儲運體系。我國三北地區正面臨棄風、棄水、棄光等資源過剩的問題,利用天然氣管道進行天然氣摻氫利用輸送至我國東部地區,緩解部分地區資源緊張的問題,平衡我國資源不均衡問題。
天然氣摻氫工藝成本分析
氫氣摻入天然氣管道后會對管道造成一定的危害,主要包括氫脆、氫鼓泡、氫開裂等。其中,氫脆的危害最大,氫脆是在低溫下形成的。鋼制管道的氫脆是由于管道內壁受到氫氣的侵蝕,造成材料塑性和強度降低,并因此而導致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應根據不同的氫脆機理,制定相應的防護方法。
天然氣管網包括長輸管道和配送管道,長輸管道輸送壓力較高,一般選擇高鋼級鋼管。有研究表明,鋼級越高越容易發生氫脆。
CGA-5.6-2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明,當天然氣摻氫體積比≤10%時,可使用不高于X52鋼級的管道直接運輸,鋼級高于X52的天然氣管道需要進行氫脆試驗。
我國天然氣主產地集中于中西部及沿海地區,而消費地集中于東部及中部人口密集和經濟發達地區。此外,我國進口管道天然氣主要來自于中亞、緬甸、俄羅斯等地,入境地主要位于新疆、云南、內蒙古、黑龍江等地。因此我國非常重視天然氣管網的建設,目前已初步形成了“西氣東輸、海氣登陸、就近供應”的供氣格局。到2015年,全國天然氣主干管道里程約為10萬km,城市天然氣管道共43.46萬km。
根據我國天然氣的輸氣壓力,可將天然氣管道分為高壓管道、中壓管道及低壓管道。高壓管道一般為全國戰略性管道,如西氣東輸管道、中亞天然氣管道等,其壓力一般為10~12MPa;中壓管道一般為區內干線、聯絡線和干線配套支線管道等,設計壓力為4~12MPa;低壓管道一般為城市燃氣管道,其壓力低于4MPa。
我國天然氣干線管道的輸氣壓力為4~12MPa,材質一般為金屬材料X60~X80和R245~R365等。在4MPa以上的工作壓力下,氫氣有可能滲入到管道中產生氫脆的影響,但由于摻氫體積比較低(≤10%),氫氣的分壓也低(<1MPa),天然氣摻氫對管道的實際影響有待進一步的驗證。從歐美國家的經驗來看,在較低的摻氫比和較低的氫氣分壓下,管道的氫脆基本可以忽略,利用天然氣管道輸送摻氫天然氣的安全性可以得到保證。