在當今全球聚焦環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的大背景下,現(xiàn)場制氫更是展現(xiàn)出其的環(huán)保價值。它實現(xiàn)了節(jié)能減排,降低了碳排放量,為應(yīng)對氣候變化、守護地球生態(tài)貢獻了一份力量。同時,通過優(yōu)化能源利用效率,實現(xiàn)了降碳增效,助力企業(yè)在追求經(jīng)濟效益的同時,也履行了社會責任,實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏。
在能源領(lǐng)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(yīng)方式。
現(xiàn)場制氫設(shè)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(shè)備。甲醇在設(shè)備內(nèi)經(jīng)過裂解反應(yīng),瞬間化為氫氣與二氧化碳。氫氣源源不斷地產(chǎn)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。
天然氣摻氫的核心目的是通過將氫氣與天然氣混合,優(yōu)化燃燒過程,提升熱效率并減少碳排放,從而實現(xiàn)節(jié)能減排。這一技術(shù)不僅能夠降低氫氣的生產(chǎn)成本,還能提高燃氣的可再生特性,同時利用現(xiàn)有天然氣管道進行輸送,減少基礎(chǔ)設(shè)施投資和環(huán)境影響。摻氫的主要目的是優(yōu)化天然氣的燃燒利用率,提升熱傳遞效率,減少熱能損耗,除非涉及化學反應(yīng)及特殊用途,否則可以廣泛應(yīng)用于各種使用天然氣燃燒的場景。天然氣摻氫的核心就是節(jié)能減排,若不能降低成本,一切都沒有了意義。
天然氣摻氫的經(jīng)濟性還受到摻氫比例的限制。目前,天然氣管道中氫氣摻氫比例通常不超過3%,因為超過這一比例可能會影響管道的安全性和輸送效率。而一些國家(如德國、日本)已經(jīng)實現(xiàn)了30%的摻氫比例,但國內(nèi)仍處于起步階段。隨著可再生能源制氫成本的降低和碳稅政策的實施,未來摻氫的經(jīng)濟性有望提升。
安全性顯著優(yōu)于直接使用氫氣
液態(tài)儲存運輸更安全
甲醇為液態(tài)(閃點 11℃,屬于中閃點易燃液體),其儲存運輸標準成熟(如槽罐車、儲罐),風險可控。而氫氣為氣態(tài)(爆炸極限 4%-75%),需高壓(20-70 MPa)或低溫(-253℃液化)儲存,設(shè)備投資高且泄漏風險大。
工業(yè)案例:在氫燃料鍋爐項目中,甲醇現(xiàn)場制氫可避免氫氣儲罐的安全審批難題,更易通過園區(qū)安全評估。
防爆等級要求低
甲醇制氫裝置可設(shè)計為閉式系統(tǒng),氫氣直接用于燃燒,現(xiàn)場無大量氫氣滯留,降低爆炸風險。而直接使用氫氣需嚴格控制車間通風、電氣防爆等級(如 Ex IIB T3 級別),成本更高。
政策與產(chǎn)業(yè)鏈支持
政策紅利
中國 “十四五” 規(guī)劃明確支持甲醇燃料應(yīng)用,部分省份(如山西、陜西)對甲醇制氫項目提供補貼或綠證交易支持。歐盟《可再生能源指令》(RED II)將綠甲醇納入可再生燃料范疇,享受稅收減免。
產(chǎn)業(yè)鏈成熟
甲醇生產(chǎn)、運輸、制氫設(shè)備(如重整催化劑、PSA 提純裝置)均有成熟供應(yīng)商,技術(shù)門檻低于電解水制氫(需高純度質(zhì)子交換膜或堿性電解槽),工業(yè)用戶可快速部署。
靈活適配多種工業(yè)燃燒場景
燃料兼容性強
甲醇制氫可與現(xiàn)有燃氣設(shè)施兼容,例如:
摻氫燃燒:在天然氣中摻入 5%-20% 氫氣(來自甲醇制氫),提升燃燒效率,降低碳排放,無需大規(guī)模改造燃燒設(shè)備。
純氫燃燒:如氫燃料燃氣輪機、氫鍋爐等,甲醇制氫可作為穩(wěn)定氫源,解決氫氣供應(yīng) “后一公里” 問題。
快速響應(yīng)負荷變化
甲醇重整制氫裝置啟動速度快(從冷態(tài)到滿負荷僅需 30 分鐘),適合間歇式工業(yè)生產(chǎn)場景(如鋼鐵行業(yè)的加熱爐、化工行業(yè)的反應(yīng)釜),而大型天然氣重整裝置啟動需數(shù)小時,靈活性不足。
現(xiàn)場制氫是一種非常簡單便捷的能源供應(yīng)方式,通過設(shè)備將甲醇裂解為氫氣和二氧化碳,實現(xiàn)氫氣的直接生產(chǎn)。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(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng),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(shù)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(shè)備,即可實現(xiàn)氫氣的即制即用。
該技術(shù)具有三大核心優(yōu)勢,具體如下:
擺脫傳統(tǒng)氫氣儲運的高成本與安全隱患,實現(xiàn)“即產(chǎn)即用”
傳統(tǒng)氫氣儲運面臨高成本和安全隱患,而該技術(shù)通過即時制造和使用的方式,避免了氫氣的長期儲存和運輸需求。這種“即產(chǎn)即用”的模式不僅降低了儲運成本,還顯著提升了安全性。例如,氫氣在常壓下工作,無需高壓儲存,減少了泄漏風險。此外,該技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)氫氣的利用,無需額外的儲存設(shè)施,從而進一步降低了整體成本。