在能源領域,一場正悄然興起,現(xiàn)場制氫以其特優(yōu)勢,正重新定義能源供應方式。
現(xiàn)場制氫設備,宛如一座小型的“氫氣工廠”,一端與甲醇儲罐緊密相連,另一端直通終端設備。甲醇在設備內經(jīng)過裂解反應,瞬間化為氫氣與二氧化碳。氫氣源源不斷地產生,如同打開了一道能源之門,可直接投入燃燒,亦能與天然氣混合使用,為能源利用開辟了多元路徑。
天然氣摻氫技術具有重要的環(huán)保價值,氫氣作為清潔能源,其燃燒過程僅產生水,不排放二氧化碳等溫室氣體。當與天然氣混合燃燒時,可有效降低碳排放,減少對環(huán)境的污染。隨著全球對氣候變化的關注度不斷提高,天然氣摻氫技術有助于能源行業(yè)向低碳、綠色方向轉型,契合“雙碳”目標的要求。此外,天然氣摻氫還能緩解天然氣供應緊張,降低終端用能的碳排放水平,如在天然氣中摻入20%體積比的氫氣,可使氮氧化物、一氧化碳、未燃碳氫排放降低50%以上。
天然氣摻氫技術在節(jié)能減排方面具有顯著優(yōu)勢,適用于幾乎所有使用天然氣燃燒的場景,但其在實際應用中仍需克服技術、成本和標準等方面的挑戰(zhàn)。隨著技術的不斷進步和政策的支持,天然氣摻氫技術有望在更多領域實現(xiàn)廣泛應用,為實現(xiàn)“雙碳”目標做出重要貢獻
然而,天然氣摻氫技術在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如,氫氣與天然氣存在密度、熱值、擴散性、燃燒特性等方面的物理差異,天然氣管道摻氫會帶來材料相容性、管道完整性、燃料互混性等風險。此外,摻氫燃燒器具的火焰穩(wěn)定性、污染物排放控制等問題仍需進一步研究和優(yōu)化。因此,需要制定專項規(guī)劃和標準體系,統(tǒng)籌推進天然氣摻氫規(guī)?;瘧?。
然而,如果天然氣摻氫比例較低(如3%),則可以減少天然氣的使用量,從而降低燃料成本。例如,摻氫3%時,天然氣的熱值損失約為2%,終用戶天然氣需求量有所上升。但這種節(jié)省幅度通常在8%-12%之間,遠低于30%的夸張說法。此外,天然氣摻氫的經(jīng)濟性還受到氫氣價格的影響。如果氫氣價格降至天然氣價格的1/3,摻氫才具備經(jīng)濟性。目前,氫氣的生產成本仍遠天然氣,因此在大規(guī)模推廣天然氣摻氫之前,和企業(yè)需要權衡經(jīng)濟賬。
現(xiàn)場制氫是一種非常簡單便捷的能源供應方式,通過設備將甲醇裂解為氫氣和二氧化碳,實現(xiàn)氫氣的直接生產。這一過程通常涉及將甲醇與脫鹽水按一定比例混合,加熱至高溫(如250-300℃)并在催化劑(如銅基催化劑)的作用下發(fā)生裂解反應和一氧化碳變換反應,生成氫氣、一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。隨后,通過變壓吸附(PSA)技術將氫氣和二氧化碳分離,得到高純度的氫氣。整個過程無需儲存和運輸氫氣,只需連接甲醇儲罐和終端設備,即可實現(xiàn)氫氣的即制即用。