天然气与氢能融合主要存在3种途径:上游制备融合。根据原料来源和生产过程不同,可分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中,灰氢主要为煤制氢,低成本;绿氢为新能源制氢,高成本;蓝氢为天然气制氢,成本介于灰氢与绿氢之间。截至2022年底,全国氢气产量为3781万吨,其中天然气制氢占比达18.1%。中游储运融合。氢气与天然气在储运环节具有较高的相似性,可利用管道、罐车、铁路及船舶等方式运输,其中管道掺氢是解决大规模、长距离氢能运输的良好过渡办法。由内蒙古西部天然气股份有限公司投资建设的国内首条掺氢高压输气管道工程已在内蒙古动工。终端利用融合。天然气与氢气在城市燃气、交通运输、电力供应、分布式供能等领域可实现协同发展。截至2022年底,全国投运加氢站274座。制氢设备的操作需要专业人员进行,他们需要掌握相关知识和技能,以确保设备的正常运行和生产安全。山西定制天然气制氢设备
天然气部分氧化制氢天然气部分氧化制氢的反应器采用的是高温无机陶瓷透氧膜,与传统的蒸汽重整制氢的方式相比较来说,天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少,因为它采用的是一些价格低廉的耐火材料组成的反应器。这种天然气制氢工艺比一般的生产工艺在设备投资方面的成本降低了25%左右,生产的成本降低了40%左右,可以在一定程度上降低投资成本。天然气高温裂解制氢天然气高温裂解制氢主要在高温条件下,天然气催化分解成为碳和氢,但是在这一过程中并不产生任何二氧化碳,所以一般将其认为是从化石燃料使用到可再生能源利用的过渡工艺。这种工艺目前还在研究当中,但是可以预见的是这种天然气制氢工艺具有良好的应用前景。黑龙江新能源天然气制氢设备天然气制氢设备的生产和使用可以促进经济发展和就业增长,为社会创造更多的价值和财富。
配套法规完善是项目落地、正常运营的前提。天然氢与石油、天然气类似,理论上属于矿产资源,开采、出售等均需受到相关部门把控。但与石油、天然气已具有相对完善的项目登记、管理体系不同,天然氢的资源类型定位、管理方法、管理部门等均未明确。因此,现阶段天然氢项目面临落地审批无法可依、即使落地后也存在因政策变动而终止运营的风险。典型如西班牙2021通过的气候变化和能源转型法案禁止新建碳氢化合物开采项目,而导致其国内天然氢项目因天然氢分类不明而难以推进。氢能市场规模尚未完全展开也是天然氢项目保持观望的一大原因。油气井开发属于高成本投入项目,项目建设前需充分考量消纳市场。以天然气气田为例,根据中石油某气田数据,单气井建设成本在5000万元以上,单井采气量50万方/天以上。
天然氢多分布于煤层、矿石资源周围,可依据历史勘探开采资料定位。相关研究者在间歇泉、温泉、煤井、油气井等中都发现过富氢气体,其含量在不同地质环境中在1%-100%之间变化,其中,煤层、盐岩等具有较好储氢能力的地层中有多项天然氢发现案例。同时,油气、矿产公司手中有较多的地质勘探数据,其中包含了较多的氢气矿藏线索。如2023年10月澳大利亚GoldHydrogen公司进行天然氢开采试钻的地点选择,便是根据上世纪初的油气勘探数据决定的。试钻氢气浓度高达73%。制氢设备在化工领域具有广泛的应用前景,可以用于合成氨、甲醇等化工产品的生产。
截至目前已经运营了5年多的北非马里Bourakebougou氢井,氢气天然浓度约98%,开采成本约3.5元/kg。另据西班牙天然氢开采企业HeliosAragon披露,天然氢开采的盈亏平衡成本可能在3.5-5元/kg之间。天然氢的存在形式相对多样,气液固皆存。现有相关文献中,根据天然氢在地球内部的赋存状态初步将之分为游离态、包裹体、溶解氢三大类。游离态一般指气态,是目前国内外勘探到的主要天然氢来源,一般分布在浅层地表中,可以在地下岩石或地层孔隙裂隙中自由扩散运移,有时会逸出地面。包裹体指包裹或吸附在岩石内的氢,一般分布在压力较高的深层地质中,随着地质变动、矿物开采等而被发掘出来,如煤盆地、沉积岩或变质岩、岩盐矿床等。溶解氢,即溶解在水中的氢气,一般在氢矿藏周围的地下水中有较多存在。天然气制氢设备的优点在于其成本低、稳定性高、操作简便,适用于各种规模的氢能源生产需求。黑龙江新能源天然气制氢设备
天然气制氢设备的发展还需要进一步的技术创新和市场推广,以提高其生产效率和降低生产成本。山西定制天然气制氢设备
天然气水蒸气重整在合成氨工业中应用十分,但在加氢站规模,天然气水蒸气重整和变压吸附(PSA)分离净化氢气的整套装置投资以及制氢成本都会大幅度增加。天然气的自热重整,部分氧化重整的共同特点是系统中需要有制纯氢的设备,并且产品气是CO、CO2和H2的混合气,仍需经过变换反应和氢气的分离过程。因此,现有的天然气水蒸气重整制氢和常规的深冷分离或变压吸附分离净化氢技术,不是很适于加氢站对小规模制氢装置的需求,研究开发制氢新工艺,缩短流程,简化操作单元,可以减少小规模现场制氢装置投资和制氢成本。山西定制天然气制氢设备