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      加氫母站的局域網和朋友圈

      2022-05-07 15:10   來源:中國能源網

        加氫母站的工作人員正在例行巡檢各項運行參數。

        在濟南市萊蕪區泰山鋼鐵集團的廠區外,有一座加氫站,是全國第一座鋼鐵行業副產氫純化管道供氫加氫母站。它“吸”進煉焦副產煤氣,“呼”出純度高達99.999%的燃料氫,成為全省氫能利用樣板項目。目前,這家民營鋼企正與科研機構合作,準備用城市固廢制取成本更低的氫能源,“以氫代煤”煉鋼,運輸逐步用氫能汽車,開展氫能示范應用。

        我省“十強產業”行動計劃提出,要推進新能源產業體系建設,加強關鍵技術攻關突破。按照問題導向、需求導向原則,聚焦氫能、儲能等重點領域,引導和支持優勢企業單位加強關鍵領域和薄弱環節技術攻關。記者以泰山鋼鐵集團為樣本,進行了蹲點調查。

        “與氫共舞”15年

        在加氫站的西南角,管道延伸到鋼廠內部。這個全流程煉鋼企業每小時都會產生5萬立方米的煉焦副產煤氣,俗稱焦爐煤氣!袄锩鏆涞暮吭52%左右,還有一氧化碳、甲烷等其他成分!奔託湔菊鹃L李學震一邊巡檢一邊介紹,這些粗細不一的管道和高高低低的罐體,是與加油站、加氣站最大的區別,這套復雜的設備是工業廢氣變成清潔能源的關鍵一環。

        事實上,這家鋼企制備氫氣的歷史已有15年,之前是在軋鋼過程中作為退火保護氣來用!巴嘶鹁褪墙禍赜不,來改善產品的組織,通常就是用氫氣!碧┥戒撹F集團技術研發中心副主任任來鎖長期與氫氣打交道,最初,他們用液氨分解制氫,這種;窔馕洞瘫,一旦泄漏危害極大。2007年,泰山鋼鐵進行產業升級,引進了國外的先進裝備,這條新式冷軋生產線,需要純度在99.99%以上的氫氣作為退火保護氣。

        “我們當時決定放棄液氨制氫的老路,從焦爐煤氣里提取氫氣!比蝸礞i說,他們投資上馬了省內第一個制氫站,將煉焦副產煤氣通過變壓、吸附,產出氫氣,每小時產量可達1500立方米。而此前這些工業廢氣大多一燒了之,最多用來發電。實現資源化利用后,替代了高風險、高成本的液氨分解制氫,也降低了碳排放。這個制氫站穩定運行至今,積累了大量氫氣制備、使用、維護等相關經驗和技術。

        構建氫能供給“局域網”

        近兩年,氫作為新能源異軍突起,山東在國內率先出臺省級層面的氫能產業中長期發展規劃,并在2021年聯合科技部實施“氫進萬家”科技示范工程!芭c氫共舞”十多年的泰山鋼鐵,深知新技術、新能源的價值!皬拇筅厔輥碚f,氫能是重要方向。我們有得天獨厚的優勢,努力創造氫氣的使用場景,像廠內物料轉運、原料和產品運輸等,率先作一些實驗和嘗試!碧╀摷瘓F黨委書記、董事長王永勝認為,氫能的春天來了,泰鋼有經驗、有資源、有技術,經過多次論證,決定再一次“吃螃蟹”。在工業制氫的基礎上,投資近6000萬元建設加氫母站,采用“前站后廠”的模式,進一步延伸氫氣產業鏈,提高工業廢氣的附加值。從源頭破解氫能產業的發展瓶頸,面向周邊城市構建氫能供給“局域網”。

        “雖然都是氫氣,但工業氫氣和車用氫氣完全不是一個概念!比蝸礞i介紹,按照2011年的國家標準,工業氫氣只是分為純氫、高純氫和超純氫,對總烴、總硫、甲醛、甲酸、氨、總鹵化物、顆粒物濃度等都沒有規定。用于軋鋼時,這并無大礙。但用于汽車,這些“雜質”會直接導致質子交換膜燃料電池“中毒”,成為“致命殺手”。因此,2018年的車用氫氣標準,對水分、氧、氮等15項指標進行了具體規范,2021年增加到16項。

        在泰鋼加氫母站的腹地,成群的罐體通過粗細不等的管道連接!斑@是純化吸附塔,每個塔內的填充料都不同,濾除不同的元素!比蝸礞i解釋,純化原理和凈水器類似,靠十幾種“濾芯”把氫氣里面的各種“雜質”過濾掉。

        “我們采用兩級純化,一級純化篩掉氮、甲烷、顆粒物等成分;二級純化進一步對燃料電池敏感的元素成分精準脫雜,確保十多項指標都符合國家標準!比蝸礞i表示,從氣體中剔除十幾種雜質,難度很大,因此采用了兩級純化的工藝“雙保險”。但更難的是檢測,具體的含量參數控制在國家標準以內,就好比一個人站在大型地磅上稱體重。

        在輸氫管道上,分出一根細小的取樣管,工作人員打開閥門,氫氣就流入取樣容器內,然后在實驗室進行檢測,能夠實時在線獲得車用氫氣的各項指標。這樣一個檢測實驗室耗資數百萬元。作為密度最小的氣體,每千克氫氣的體積為11.2m?,必須壓縮才能方便儲存。在進入加氫機之前兩級加壓,在35兆帕高壓下,氫氣的體積縮小到原來1/343。除了直接為汽車加氫,還可以通過長管拖車輸送到周邊的加氫站。

        下游企業紛至沓來

        加氫母站投產時,中國重汽等三家車企向泰山鋼鐵提供了10輛氫能源重卡,進行試運營,驗證相關數據。以中國重汽的C7H重卡為例,6個氫瓶8分鐘注滿,續航可達420公里!鞍凑漳壳暗恼笇r每千克35元,氫燃料成本和柴油基本持平!比蝸礞i說,但氫能源汽車的購置成本太高,大約是純電動重卡的2倍、柴油重卡的4倍!凹兯憬洕~,目前還是沒賬算!

        這個加氫母站建成之后,產業鏈下游企業紛至沓來!罢疑祥T的不下十家單位,包括LNG運輸企業、新能源車企等!比蝸礞i表示,目前一天可供應車用氫氣2噸,滿足100多輛車的加氫需求,年產能為750噸。根據市場需求,后期可提高到2萬噸。

        王永勝介紹,為低成本、規;,目前正與浙江中科應用技術研究院合作,用城市有機固廢制備氫氣,每年能“吃進”10萬噸垃圾,“吐出”2億立方米氫氣,成本降到20元/公斤左右。同時,與中國鋼研集團聯合成立氫能研究院,建設30萬噸氫冶金項目,研究“以氫代煤”煉鋼鐵,在提升冶煉效率的同時,大幅降低能源消耗和碳排放。依托加氫母站,還將陸續投運氫能源汽車,開展氫能重卡示范應用,探索大宗物品清潔、綠色運輸的新路徑。

       
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