天然氣摻氫技術(shù)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(shí)際應(yīng)用中仍需克服技術(shù)、成本和標(biāo)準(zhǔn)等方面的挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的支持,天然氣摻氫技術(shù)有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)
天然氣摻氫的經(jīng)濟(jì)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?yàn)槌^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(shí)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(shí)施,未來摻氫的經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸更安全
甲醇為液態(tài)(閃點(diǎn) 11℃,屬于中閃點(diǎn)易燃液體),其儲存運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)成熟(如槽罐車、儲罐),風(fēng)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(fēng)險大。
工業(yè)案例:在氫燃料鍋爐項(xiàng)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(fēng)險。而直接使用氫氣需嚴(yán)格控制車間通風(fēng)、電氣防爆等級(如 Ex IIB T3 級別),成本更高。
氫氣并非真的比天然氣節(jié)省30%燃料成本。這一說法夸大了氫氣的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際上,氫氣的熱值僅為天然氣的1/3,摻氫比例較低時,節(jié)省的燃料成本通常在8%-12%之間,而摻氫比例較高時,反而可能增加天然氣的使用量,導(dǎo)致成本上升。因此,氫氣的經(jīng)濟(jì)性取決于摻氫比例、氫氣價格以及應(yīng)用場景的多樣性。在當(dāng)前條件下,氫氣摻氫仍面臨成本高企、技術(shù)挑戰(zhàn)和安全風(fēng)險等問題,難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用
氫氣是否真的比天然氣節(jié)省30%燃料成本,這一說法在實(shí)際中存在較大爭議。根據(jù)現(xiàn)有資料,氫氣的熱值僅為天然氣的約三分之一,因此在相同體積下,氫氣的熱值僅為天然氣的1/3左右。這意味著,如果天然氣摻氫比例較高,為了維持相同的熱值輸出,需要增加天然氣的使用量,從而抵消部分節(jié)省效果。例如,摻氫10%時,摻氫燃?xì)馊紵a(chǎn)生的能量僅為相同體積天然氣的93.3%。因此,單純從熱值角度來看,氫氣并不能直接實(shí)現(xiàn)30%的燃料成本節(jié)省。
然而,天然氣摻氫技術(shù)在實(shí)際應(yīng)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(kuò)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(fēng)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(jìn)一步研究和優(yōu)化。因此,需要制定專項(xiàng)規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)體系,統(tǒng)籌推進(jìn)天然氣摻氫規(guī)模化應(yīng)用。
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(yuǎn)低于30%的夸張說法。此外,天然氣摻氫的經(jīng)濟(jì)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(jì)性。目前,氫氣的生產(chǎn)成本仍遠(yuǎn)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(quán)衡經(jīng)濟(jì)賬。
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(shí)現(xiàn)一端連接甲醇儲罐,另一端連接終端設(shè)備,即可源源不斷地產(chǎn)生氫氣,可直接燃燒或混合天然燃?xì)馐褂?,省去了儲存和運(yùn)輸環(huán)節(jié),大幅降低用戶的用氣成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降碳增效,一舉多得。
甲醇裂解制氫是一種、低成本的制氫技術(shù),其核心在于利用甲醇與脫鹽水按一定比例混合,在催化劑作用下,通過氣化過熱反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳。這一過程不僅操作簡便,而且所需設(shè)備少,原料來源廣泛,便于工業(yè)操作。例如,甲醇與水蒸氣在220-300℃條件下,通過銅基催化劑發(fā)生裂解和一氧化碳變換反應(yīng),生成約75%的氫氣和24%的二氧化碳,