双碳背景下氢能产业发展及混氢输送工艺研究

氢能由于具有清洁、绿色、安全性高等特点,正成为我国能源结构转型升级的新方向。天然气管道掺氢输送对于加快我国构建清洁绿色,安全高效的能源体系,实现“碳达峰、碳中和”能源战略目标具有十分重要的意义。首先阐述了氢能在实现双碳目标中的作用,既可以减少化石能源的消耗,又可以促进终端能源消耗的绿色化发展。其次,总结了天然气掺氢产业发展现状,天然气掺氢输送作为氢能发展的重要环节,需要从上游制氢到下游终端利用全产业链技术的支持。最后,从燃气的互换性、设备与管道的适应性以及泄漏的安全性等方面对混氢输送工艺关键问题进行了分析。研究建议从管材氢脆腐蚀机理、储气设备泄漏危险分析、掺氢输送标准体系建设等方面继续深入研究,以期为双碳目标的实现提供有力的技术支持。

混氢管道小孔泄漏气体的扩散与自燃过程分析

混氢天然气管道的气体泄漏扩散有别于纯天然气管道,因氢气逆焦耳-汤姆逊效应及气体泄压膨胀过程中前导激波面对空气的压缩加热作用,混氢天然气泄漏后易出现自燃现象,其扩散自燃过程与混氢浓度密切相关.利用Ansys Fluent软件数值模拟了混氢天然气的泄漏扩散与自燃过程,通过对比纯氢气的泄漏扩散实验和泄漏自燃模拟结果验证了模拟的准确性.结果表明,当氢气体积分数超过30%时,泄漏气体出现剧烈的氧化还原反应并触发自燃,泄漏过程经历了膨胀增大、起旋卷曲和浮升扩散3个典型阶段.随着氢气体积分数的增大,触发自燃的空间高度、时间和温度均明显降低,高管输压力更是加快了泄漏气体的扩散与自燃进程.

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。