天然气掺氢20年试验,全球3大权威 告给出了5点结论

天然气掺氢相关应用技术在2000年之后开始被深入研究。其中有部分研究成果被公开。香橙会研究院选取全球有代表性的三份研究 告,帮助中国行业揭开天然气掺氢应用性质的面纱。

3份 告介绍 告一:2002-2006年的Naturalhy项目 告

Naturalhy是一个综合项目,该项目由欧盟委员会通过第六框架计划(2002-2006)共同资助。Naturalhy认为“将氢作为一种现实的能源选择迫在眉睫,必须在现有广泛的天然气系统范围内采取切实可行的策略。这是在未来30至50年内在欧洲大规模推广氢气的唯一现实解决方案。”本次项目的直接目的为:发现并解决将氢气逐步引入天然气 络的障碍。

细分目标可以归纳为以下四个方面:

1、经济方面,分析过渡性天然气/氢气系统的社会经济影响,并将其与当前的天然气及相关系统进行比较,特别是在创造就业机会、维护、资本投资和总经济成本方面。

2、技术方面,对使用氢技术过程中的安全性,耐用性和管道完整性的问题将进行调查并开发出新的设备。具体的聚焦点为爆炸、老化与修理。

3、法规方面,评估有关氢气/天然气混合物的标准和法规的现状,并确定必要的修改并启动所需的更改。

4、决策方面,开发决策支持工具,以评估现有天然气系统(传输,存储,分配,最终用户基础设施和最终用户设备)对氢气/天然气混合物的适用性,并开发模型以确定经济性。

项目团队由39个合作伙伴组成的国际财团,由NV Nederlandse Gasunie统筹协调。Gasunie成立于1963年,是荷兰的天然气基础设施和运输公司。

告二:2008-2011年Sustainable Ameland项目 告

该项目第一次长时间测试了天然气掺氢的家用性能。

告三:2013年美国国家可再生能源实验室(NREL)发布的《天然气管道混入氢的关键技术 告》

该 告为综述性 告,总结了美国本土天然气掺氢研究成果,并且也结合了全球其它重要的研究成果。该 告由天然气技术研究院(GTI)完成,主要提供给NREL。项目也由“美国能源部的燃料电池技术项目”资助。该 告的完成得到了H2Pump LLC,NaturalHy项目,AP公司,Power & Energy Inc和CB&I Lummus Technology的支持。

HCNG是打开氢能社会的一把金钥匙

天然气掺氢HCNG(hydrogen compressed natural gas)也被称为Hythan(hydrogen-methane-mixture)。由于其有潜力直接利用天然气管道,投资少,可以直接接触到广泛的消费者,产生经济效益迅速,并且可以允许一部分的氢含量波动(此特点与可再生能源制氢具有间歇性的特点契合),因此被认为是撬动氢能产业链,解决氢能全产业面临的“先有鸡还是现有蛋”问题的金钥匙。

氢气与天然气基本性质比较

首先,从氢和天然气的基本参数对比(表1)可以看出:1、燃烧能量方面:氢气密度较低,但单位质量的燃烧热远大于天然气(氢约144MJ/kg,天然气为47.5MJ/kg)。2、燃烧性质方面:氢更容易点燃且其火焰速率要远快于天然气。3、安全性方面:虽然氢在PE管道和铁制管道中的扩散系数远高于天然气5倍左右(表1,2),容易造成泄露,但是其在空气中的扩散系数也远大于天然气,这样便不易造成扩散后的聚集,从而降低了危险性。

表1. 天然气与氢基本参数对比(标准大气压下)

表2. 氢在塑料管的氢和甲烷的渗透系数(单位10-3×ft3-mil/ft/day/psig)

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