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液氢技术能否借鉴LNG工程经验

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-22  来源:中国能源报  浏览次数:570
核心提示:有观点认为,氢液化过程就是天然气液化的升级版,在设备结构和工作原理上有诸多可借鉴之处;也有观点认为,氢液化技术比LNG复杂
    有观点认为,氢液化过程就是天然气液化的升级版,在设备结构和工作原理上有诸多可借鉴之处;也有观点认为,氢液化技术比LNG复杂得多,二者铺垫的产业链也不相同,可借鉴价值不大。

    不久前,嘉化能源与浙能集团分别签署《战略合作框架协议》及《氢液化工厂合作框架协议》,合作开展氢能综合开发利用,联合建立商用氢液化示范工厂,并确保今年建成投产。

    今年2月,鸿达兴业与北京航天试验技术研究所全资子公司航天雷特机电签署了《氢液化工厂设备建设项目合同》,共同推进氢液化工厂设备建设项目。

    各家企业在氢液化领域的密集布局表明,液氢的发展已然提速。

    当前的氢气供应模式中,高压储运储氢技术较为成熟,但与此同时,高压氢气密度较低,造成氢气运送效率低,最终造成氢气成本居高不下。相较于高压氢气,低温液态储氢可以大幅提高氢气密度,降低运输成本。业内人士认为,氢液化技术将是解决氢大规模储运的关键。

    有资料显示,液氢的制造储运与LNG相似,那么氢液化技术能否借鉴LNG(液化天然气)工程经验,LNG的经验和技术又能否应用到氢液化流程和未来的液氢工厂建设中?

预冷原理相近

    张家港氢云新能源研究院院长魏蔚表示,液氢作为低温液体的一种,其液化原理与LNG有相似之处,先预冷降温再节流膨胀,且具有明显的规模效应。当液氢生产规模超过10吨/天时,预冷方式不再采用液氮汽化,而是采用氮膨胀制冷循环或混合工质MRC制冷循环来直接预冷氢气,并采用多级换热器进行冷能回收利用,工艺流程的优化使得能耗比液氮预冷工艺显著降低。

    纵观天然气液化的技术发展过程,在50000方/天的规模时采用氮膨胀制冷循环,随着液化规模的扩大逐步发展成MRC混合工质制冷循环。“因此可以将包括设备制造、工艺流程技术和工程建设在内的LNG工厂积累的成熟经验,应用借鉴到大规模氢液化工厂的建设中。”

思路经验可借鉴

    “液化天然气和液氢都是低温液体,区别在于两者处在不同的温度区间,氢液化需要更低的转化温度。在工艺流程上,氢液化的预冷与冷能回收工艺、冷箱设备、低温液体储存等,和液化天然气有很高的相似度。”魏蔚指出,氢液化过程就是天然气液化的升级版,预冷过程采用的氮膨胀或MRC混合工质循环,都与天然气液化工厂的工艺流程非常相似,在设备结构和工作原理上也有很多可以借鉴之处。

    资料显示,LNG和液氢的联合生产已有先例,2001年日本首次利用LNG预冷及与空分装置联合生产液氢,由Hydro Edge Co.Ltd承建的LNG预冷的大型氢液化及空分装置于2001年4月1日投入运行。

    “氢液化在某种程度上是采用类似大型的天然气液化的流程,先把温度降到-160,再进一步进行冷却到到氢的沸点-253。”魏蔚进一步表示,大规模氢液化步骤的前半段和天然气液化是一样的,所以天然气液化给了氢液化非常好的借鉴。“就设备而言,虽然温度差异较大,在材料上差异也较大,但是在结构和原理上有很多相似之处。”

核心技术仍待独立攻坚

    不过,北京航天试验技术研究所高级工程师杨申音却持不同观点。“氢液化技术不会太多借鉴LNG,因为LNG这种程度的液化经过较长时间的经验积累已经趋于简单化。从制冷原理的角度讲,两者的原理和基本思路虽然大同小异,但氢液化的技术比LNG要复杂得多。”杨申音表示。

    “没有必要借鉴,如果借鉴的话,就相当于高端借鉴低端,没有意义。如果从产业链的发展角度讲,铺垫的产业链也不太相似。”一位不愿具名的业内人士表示。

    据了解,氢液化和LNG前期都是用液氮预冷,但在天然气液化的基础上,想把同样的设备升级为可以匹配的液氢系统没有可能性,因为这两个系统量级相差很大,核心设备也有所差异。

    “氢液化工艺流程的发展,液氢的规模化生产和液氢工厂的建设,归根结底还是需要自身技术的提高。”业内人士表示,LNG的确能在预冷阶段为氢液化提供相似的原理和思路,但氢液化过程比LNG更为复杂,门槛更高。

    “对LNG的工程经验借鉴和联合生产可取,但对氢液化来说更为关键的是核心设备技术的攻坚。”上述业内人士说。

 
 
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