液氫技術(shù)能否借鑒 LNG 工程經(jīng)驗(yàn)

時(shí)間:2019-12-15 15:23來源:中國能源報(bào) 作者:中國能源報(bào)
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有觀點(diǎn)認(rèn)為，氫液化過程就是天然氣液化的升級(jí)版，在設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理上有諸多可借鑒之處；也有觀點(diǎn)認(rèn)為，氫液化技術(shù)比 LNG 復(fù)雜得多，二者鋪墊的產(chǎn)業(yè)鏈也不相同，可借鑒價(jià)值不大。
 
不久前，嘉化能源與浙能集團(tuán)分別簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》及《氫液化工廠合作框架協(xié)議》，合作開展氫能綜合開發(fā)利用，聯(lián)合建立商用氫液化示范工廠，并確保今年建成投產(chǎn)。
 
今年 2 月，鴻達(dá)興業(yè)與北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所全資子公司航天雷特機(jī)電簽署了《氫液化工廠設(shè)備建設(shè)項(xiàng)目合同》，共同推進(jìn)氫液化工廠設(shè)備建設(shè)項(xiàng)目。
 
各家企業(yè)在氫液化領(lǐng)域的密集布局表明，液氫的發(fā)展已然提速。
 
當(dāng)前的氫氣供應(yīng)模式中，高壓儲(chǔ)運(yùn)儲(chǔ)氫技術(shù)較為成熟，但與此同時(shí)，高壓氫氣密度較低，造成氫氣運(yùn)送效率低，最終造成氫氣成本居高不下。相較于高壓氫氣，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫可以大幅提高氫氣密度，降低運(yùn)輸成本。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，氫液化技術(shù)將是解決氫大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵。
 
有資料顯示，液氫的制造儲(chǔ)運(yùn)與 LNG 相似，那么氫液化技術(shù)能否借鑒 LNG（液化天然氣）工程經(jīng)驗(yàn)，LNG 的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)又能否應(yīng)用到氫液化流程和未來的液氫工廠建設(shè)中？
 
預(yù)冷原理相近
 
張家港氫云新能源研究院院長(zhǎng)魏蔚告訴記者，液氫作為低溫液體的一種，其液化原理與 LNG 有相似之處，先預(yù)冷降溫再節(jié)流膨脹，且具有明顯的規(guī)模效應(yīng)。當(dāng)液氫生產(chǎn)規(guī)模超過 10 噸 / 天時(shí)，預(yù)冷方式不再采用液氮汽化，而是采用氮膨脹制冷循環(huán)或混合 MRC 制冷循環(huán)來直接預(yù)冷氫氣，并采用多級(jí)換熱器進(jìn)行冷能回收利用，工藝流程的優(yōu)化使得能耗比液氮預(yù)冷工藝顯著降低。
 
縱觀天然氣液化的技術(shù)發(fā)展過程，在 5 萬方 / 天的規(guī)模時(shí)采用氮膨脹制冷循環(huán)，隨著液化規(guī)模的擴(kuò)大逐步發(fā)展成 MRC 混合工質(zhì)制冷循環(huán)。" 因此可以將包括設(shè)備制造、工藝流程技術(shù)和工程建設(shè)在內(nèi)的液化天然氣工廠積累的成熟經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用借鑒到大規(guī)模氫液化工廠的建設(shè)中。"
 
思路經(jīng)驗(yàn)可借鑒
 
" 液化天然氣和液氫都是低溫液體，區(qū)別在于兩者處在不同的溫度區(qū)間，氫液化需要更低的轉(zhuǎn)化溫度。在工藝流程上，氫液化的預(yù)冷與冷能回收工藝、冷箱設(shè)備、低溫液體儲(chǔ)存等，和液化天然氣有很高的相似度。" 魏蔚指出，氫液化過程就是天然氣液化的升級(jí)版，預(yù)冷過程采用的氮膨脹或 MRC 混合工質(zhì)循環(huán)，都與天然氣液化工廠的工藝流程非常相似，在設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理上也有很多可以借鑒之處。
 
資料顯示，LNG 和液氫的聯(lián)合生產(chǎn)已有先例，2001 年日本首次利用 LNG 預(yù)冷及與空分裝置聯(lián)合生產(chǎn)液氫，由 Hydro Edge Co.Ltd 承建的 LNG 預(yù)冷的大型氫液化及空分裝置于 2001 年 4 月 1 日投入運(yùn)行。
 
" 氫液化在某種程度上是采用類似大型的天然氣液化的流程，先把溫度降到 -160 ℃，再進(jìn)一步進(jìn)行冷卻到到氫的沸點(diǎn) -253 ℃。" 魏蔚進(jìn)一步表示，大規(guī)模氫液化步驟的前半段和天然氣液化是一樣的，所以天然氣液化給了氫液化非常好的借鑒。" 就設(shè)備而言，雖然溫度差異較大，在材料上差異也較大，但是在結(jié)構(gòu)和原理上有很多相似之處。"
 
核心技術(shù)仍待獨(dú)立攻堅(jiān)
 
不過，北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所高級(jí)工程師楊申音卻持不同觀點(diǎn)。" 氫液化技術(shù)不會(huì)太多借鑒 LNG，因?yàn)?LNG 這種程度的液化經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累已經(jīng)趨于簡(jiǎn)單化。從制冷原理的角度講，兩者的原理和基本思路雖然大同小異，但氫液化的技術(shù)比 LNG 要復(fù)雜得多。" 楊申音表示。
 
" 沒有必要借鑒，如果借鑒的話，就相當(dāng)于高端借鑒低端，沒有意義。如果從產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展的角度講，鋪墊的產(chǎn)業(yè)鏈也不太相似。" 一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士向記者表示。
 
據(jù)了解，氫液化和 LNG 前期都是用液氮預(yù)冷，但在天然氣液化的基礎(chǔ)上，想把同樣的設(shè)備升級(jí)為可以匹配的液氫系統(tǒng)沒有可能性，因?yàn)檫@兩個(gè)系統(tǒng)量級(jí)相差很大，核心設(shè)備也有所差異。
 
" 氫液化工藝流程的發(fā)展，液氫的規(guī)模化生產(chǎn)和液氫工廠的建設(shè)，歸根結(jié)底還是需要自身技術(shù)的提高。" 業(yè)內(nèi)人士告訴記者，LNG 的確能在預(yù)冷階段為氫液化提供相似的原理和思路，但氫液化過程比 LNG 更為復(fù)雜，門檻更高。
 
" 對(duì) LNG 的工程經(jīng)驗(yàn)借鑒和聯(lián)合生產(chǎn)可取，但對(duì)氫液化來說更為關(guān)鍵的是核心設(shè)備技術(shù)的攻堅(jiān)。" 上述業(yè)內(nèi)人士說。
 
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