天然氣摻氫進展“喜人”
來源：原創
2024-09-18
天然氣摻氫技術作為氫能與天然氣融合發展的紐帶，是助力實現我國‘雙碳’目標的有效途徑之一。
天然氣摻氫技術正在成為能源領域的新熱潮。近期，天然氣摻氫技術在政策、技術、示范項目以及下游應用中均出現較大發展，天然氣管道摻氫輸送技術迎來了快速發展時期。當前天然氣輸氫一大難點在于，現有干線管道多采用X70、X80管材，易發生氫脆，影響了大規模摻氫示范應用開展。近日，寶雞石油鋼管有限責任公司宣布成功研制了20%摻氫比管線鋼管，這些鋼管將應用在在內蒙古包頭市固陽-白云鄂博摻氫輸氣管道工程上。截至9月2日，該公司已累計生產20%摻氫管線6000余噸。為提升輸氫規模和效率，天然氣摻氫比例成為關鍵技術點。在摻氫輸送方面，近年隨著國內摻氫示范應用逐步展開，摻氫比例已從5%逐漸增長至20%以上。但國內企業依舊在向更高的輸送效率發起沖擊。9月2日，國內首次城鎮燃氣高比例摻混氫氣燃燒試驗和氫氣分離試驗在浙能天然氣集團成功實施。試驗驗證了3%至30%比例氫氣摻入天然氣技術可行性，填補了我國利用在役城鎮燃氣設施進行高比例摻混氫氣試驗的空白，為實現氫能輸送技術自主可控奠定了重要基礎。有業內人士表示，盡管業內設計院對管道材料、摻氫比例、輸送壓力等關鍵參數有一定共識，但在項目論證時往往由于缺乏國家標準和實際驗證數據，導致論證難以通過。為了更好推進天然氣摻氫管道項目發展建設，業內的各類標準也在加快制定中。8月22日，住房城鄉建設部連發兩份通知，就國家標準《氫能輸配設備通用技術要求（征求意見稿）》（簡稱《技術要求》）以及《燃氣摻氫混氣裝置（征求意見稿）》（簡稱《混氣裝置》），向社會公開征求意見。《技術要求》規定了氫能輸配設備的要求、試驗方法、檢驗規則、質量證明文件、標志、包裝、運輸和貯存，適用于城鎮氫能輸配系統用儲存設備、過濾設備、調壓設備、計量設備、安全防護設備、閥門、管道及附件、安全控制裝置等設備。該文件規定，氫能輸配設備適用于純氫介質和摻氫比例不超過20%，壓力不超過20.0MPa的天然氣摻氫燃氣。摻氫比例超過20%（體積分數）的天然氣摻氫燃氣設備除符合本標準要求外，還應做適用性論證。《混氣裝置》規定了摻混裝置的分類、代號和型號、結構與材料、要求、試驗方法、檢驗規則、質量證明文件、標志、包裝、運輸和貯存等，適用于最大工作壓力不大于20MPa、氫氣摻混比例不超過20%（體積分數）的燃氣摻氫混氣裝置。同時文件要求，天然氣管道內流速不宜超過20m/s，氫氣管道內流速不宜超過15m/s，摻氫天然氣管道內流速不應超過20m/s。此外，由于摻氫長輸管道站場作為氫能基礎設施的重要組成部分，是氫氣供應鏈中的關鍵環節之一，其安全性和可靠性直接影響著整個產業鏈的穩定運行和發展，對于推動能源轉型和實現碳中和目標至關重要。為此，中國標準化協會2024年[370]號文件批復立項了《摻氫長輸天然氣管道站場定量風險評價》團體標準，由城鎮基礎設施分會及其服務機構中質通（北京）標準技術服務有限公司組織實施編制工作。據悉，該標準由中國石油大學（華東）主編，規定了摻氫長輸管道站場定量風險評價的要求、流程和方法，包括評價流程、數據收集、危害因素識別、失效頻率計算、失效后果分析、風險計算、風險可接受準則等內容。為了使該標準更具專業性和市場適用性，目前正在邀請各相關單位共同參與標準的制定。據中國產業發展促進會氫能分會統計，截至目前，全國已有29個省份發布氫能產業發展專項規劃或實施意見，其中27個省份將管道輸氫技術裝備研發和開展管道輸氫試點示范列入重點。內蒙古成為輸氫管網建設的“熱土”。8月2日，由中化華油建設集團承建的國內首條具備摻氫輸送能力的長距離高壓管道項目包頭——臨河輸氣管道工程順利通過初次驗收，全長258公里，最大輸氣能力可達12億立方米每年，10月份實現達產保供目標。7月11日，具備摻氫能力20%的固陽—白云鄂博輸氣管道在包頭開工。線路全長125公里。項目建成投產后，內蒙古自治區中西部地區將形成環網供氣互聯互通的新格局。現階段提前布局摻氫管道，對打破氫能運輸瓶頸，完善氫能產業鏈，對促進上下游企業的協同發展，推動整個產業結構升級具有重要意義。面對我國“雙碳”戰略需要，燃氣輪機燃料從天然氣向氫氣轉換是必然發展趨勢。7月份，我國首臺自主研制的F級50兆瓦重型燃氣輪機（代號G50）完成了燃燒器摻燒30%氫氣全尺寸全溫全壓試驗驗證，各項指標均達到預期。據悉，這是成功實現摻氫燃燒的國內首個擁有自主知識產權的重型燃機燃燒器，該項目攻克了摻氫燃燒回火、燃燒不穩定等關鍵核心技術難題，推動了新型綠色能源用于燃氣輪機中的技術進步，為探索更高比例摻氫乃至純氫燃燒技術奠定了基礎。6月27日，由中國能建廣東院勘察設計廣東火電承建的國內首個H級燃氣摻氫發電機組項目正式投產。據估算，該項目的兩臺9HA.01機組每年以摻氫10%的燃料滿負荷運行，最多可減少二氧化碳排放約5.8萬噸，對加快實現碳達峰碳中和目標具有積極意義。從上述項目來看，近期我國天然氣摻氫技術發展進程較快，正在進入一個全新發展階段。未來隨著我國天然氣管網基礎設施建設和摻氫技術進一步完善，將為氫能運輸和儲存提供更大可能性與空間，這必將加速我國氫能產業布局。
