氢能作为重要的二次清洁能源,受到世界各能源国的高度重视,随着氢能发展、利用技术的不断成熟和完善,对于大规模集中制氢和长距离输氢来说,管道运输是最经济的方式。国外氢气管道研究起步较早,北美和欧洲等地区先后建成多条氢气长输管线,总里程逾千公里。国内氢能源开发利用较晚,氢气长输管道规模较小,目前仅建成三条几十公里长的氢气长输管道和两条上百公里的煤制气、氢气混合输送管道。
国外氢气长输管道发展概况
国外氢气管道起步较早,氢气的管道运输历史可以追溯到20世纪30年代末。
1939年,德国建设了一条长约208km的管道,管径254mm,运行压力2MPa,氢气输送量达9000kg/h 。目前欧洲的氢气输送管道长度约为1770km,最长的氢气管道由法国液化空气集团所有,该管道从法国北部一直延伸至比利时,全长约402km。
北美地区美国氢气输送管道大部分位于德克萨斯州、路易斯安那州和加利福尼亚州,现有氢气输送管道长度超过 2600km,建成的氢气管道一般以低于6.9MPa的压力运行。
加拿大建设的两套氢气管道系统分别在艾伯塔省和安大略省,氢气输送管道长度约150km。在全球现有氢气管道管网系统的其他地区包括日本、韩国、越南、澳大利亚、荷兰、巴西、泰国、印度尼西亚、南非等,这些地区的氢气管道系统总长度大约为190km。
氢气管道长度统计数据各地区存在偏差,原因是对于氢气输送管道的判定标准不同。部分专家认为,管道需要达到一定的直径才能被划为氢气输送管道;还有部分专家认为,只有把氢气从生产地运输到用户的管道才能称作氢气输送管道(即工厂内输送氢气以作原料或燃料的管道不计算在内)。此外,管道的运行状态和氢气的纯度水平也是界定该管道是否纳入氢气管道运输系统范围的影响因素。
国内氢气长输管道发展概况
国内氢气长输管道建设处于起步阶段,目前已知的长距离输氢管道包括金陵—扬子氢气管道、巴陵—长岭氢气提纯及输送管线工程、济源—洛阳氢气管道、乌海—银川焦炉煤气输气管道以及义马—郑州煤气管道输气工程。
金陵—扬子氢气管道全长超过32km,其中17km在南京化工园区内架空敷设,最大年输量达4万t,设计压力4MPa,管径为 325 mm,钢管材质为20#石油裂化钢管。
巴陵—长岭氢气提纯及输送管线工程最大管径457mm,钢管材质为裂化碳素无缝钢管。该管道总里程42km,其中巴陵分公司城区片区至云溪片区段埋地管道24.2km,氢气由管道利用原料压力送至巴陵石化云溪片区及长岭炼化,为相关装置提供氢气资源。
济源—洛阳氢气管道实长约为25km,管径为508mm,设计压力 4 MPa,钢管材质为 L245 无缝钢管,采用常温型三层PE外防腐层。该管道起自济源工业园区氢气首站,止于吉利区洛阳石化末站,其主要功能是为石化行业加氢反应器提供氢气原料,为进一步扩大石化企业的产能提供基础保障。
乌海—银川焦炉煤气输气管道起自内蒙古乌海市千里山产业园区首站,止于宁夏银川市宁夏石化公司乌银宁化末站。该管道主要用于输送焦炉煤气和氢气混合气,经过 2省 3市 4区 2县,线路总长217.5 km,管径610 mm,设计压力为3MPa,采用L245直缝双面埋弧焊钢管。
义马—郑州煤气管道输气工程线路全长194 km,管径426mm,最大工作压力2.5 MPa,材质为SM400C螺旋缝埋弧焊钢管,采用聚乙烯表面防腐。该管道的主要功能是将义马煤矿坑口气化厂所产的优质洁净煤气输往郑州、洛阳、义马等城市煤气输配管网。
氢管输已成国际共识
目前,世界上主要的能源大国均对氢能源发展目标、战略、路线图等进行了详细的规划,且投入大量资金开展研发工作,据统计,全球范围内的氢气管道里程数已达到 4600km 。欧洲天然气传输系统运营商表示,预计 2040 年,欧洲将建成4万km 的氢气输送管道,预计投资高达(430~810)亿欧元。德国传输系统 FNB gas 提出在德国全国范围内建设总长度达 5900 km 的输氢管道。韩国天然气公司计划在 2030 年投资 40 亿美元建设氢能基础设施,包括全长 700 km 的管道。美国、日本、英国等发达国家高度重视氢储运技术发展。美国、英国、德国、挪威、加拿大等发达国家都规划建设了氢能高速公路。世界氢能技术创新十分活跃,氢气绿色制取、高效储运进展显著,氢能产业已进入商业化发展前期。
氢气长输管道发展趋势
目前世界上氢气生产和消费的最大应用领域为合成氨、甲醇或炼厂。国内氢气主要消费领域为合成氨、石油炼制和其他石化产品等 。氢能作为一种清洁能源,未来可应用领域会很多,包括氢燃料电池车、分布式发电、备用电源和储能等方面。近年来,随着日本在氢燃料电池车领域的技术突破,交通领域的氢能技术日益受到关注 。
原标题:国内外氢气长输管道发展现状