我国首次高压力纯氢管道试验成功!

2023-06-28


国家管网集团6月26日发布消息称,6月25日,9.45MPa全尺寸非金属管道纯氢爆破试验在位于哈密的国家管网集团管道断裂控制试验场成功实施,标志着国内首次高压力多管材氢气输送管道中间过程应用试验完成,为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑。

 

                                    

 

本次试验分为充氢测试和纯氢爆破测试两个阶段。试验管材包括高阻隔柔性复合管、塑料合金复合管、小口径热塑性复合管三种非金属管道及低钢级金属管道。充氢测试通过模拟管道真实输送环境,保持6.3MPa运行压力,经过30天测试,验证管道设备的氢气相容性、阻隔性以及连接处的密封性。爆破测试将高阻隔柔性复合管升压至9.45MPa,实施全尺寸纯氢气爆破,进一步验证非金属管道在纯氢高压条件下的承压性能及燃爆形态。

目前,国内输氢管道规模较小,已建纯氢管道输送压力均为4MPa以下,高压氢气管道输送相关技术仍处于研究阶段,复合材料输氢管道尚无应用案例。本次试验是国内首次对DN250口径、6.3MPa输氢非金属管道和在役金属管道进行的在线测试,管道尺寸及试验压力均超过国内已建纯氢管道主要运行指标;也是国内首次对非金属管道进行高压纯氢爆破试验,为管道运行安全管理的综合数据分析提供了更加全面的数据支持。同时,此次对常规油气管道、阀门、密封法兰等设备进行纯氢输送环境适应性测试,为在役油气管道改输氢气提供了技术支撑。

本次试验利用国内首个多介质、多材质、多尺寸管道试验测试平台开展。该平台由国家管网集团自主搭建,覆盖了金属、非金属多种材质和DN600以下多种尺寸管道试验场景,能满足纯氢、掺氢和二氧化碳管道输送和设备设施测试要求。同时,利用自主开发的控制系统,可实现压力、温度等工艺参数远传、阀门自动控制、测试数据上传等功能。平台建成以来,吸引了国内多家企业开展不同材质管道、阀门、仪表、调压阀、流量计等设备设施现场试验和适应性研究,为国内开展高压管道输氢相关技术研究提供了解决方案,填补了国内高压力纯氢测试平台空白。

国家管网集团介绍,开展此次纯氢爆破试验的国家管网集团管道断裂控制试验场,是继英国、意大利之后全球第三个管道断裂控制试验场,也是国内唯一具备高钢级、大口径、多介质管道全尺寸爆破试验技术条件的试验平台。试验场先后实施了1219/1422mm、X80/X90、12/13.3MPa不同规格、不同钢级、不同环境下的6次全尺寸气体爆破试验和2次低温止裂试验,为中俄东线等长输管道建设提供了重要依据和有力支持。

氢能具有零碳、高效、可储存、安全可控等显著优势,据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,氢能是国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳的重要载体。目前,已有多个省市制定并发布氢能发展政策。

当前掣肘氢能产业化发展的核心问题是成本问题,其中包括氢制取、氢储运、氢加注三个环节的成本。在储运环节,远距离运输是氢能产业目前主要攻坚的关键问题。相关报道指出,随着我国首次高压力纯氢管道试验取得成功,为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑。

目前,我国有高压气氢运输、低温液氢运输和管道运输等三种主要运输手段。

高压气氢运输,就是把氢气压缩后储存在压力容器中,由长管拖车运输。这是目前运用最普遍、技术最为成熟的运氢方式。通常使用的储氢容器自重较大,导致拖车运输时氢气重量只能占到总运输重量的1%—2%。受到人工费与油费影响,高压气氢运输成本随距离增加逐渐上升。所以,这种方式仅适用于运输距离不超过200公里的场景。

低温液氢运输,是将氢气液化后装入专用的低温绝热槽管,通过公路、水路等方式运输。氢气经过液化后,体积能量密度更高、占用空间体积更小,运输效率更高。这种运氢方式,运输成本受距离影响较小,适用于长距离运输。但液氢罐车运输制取液氢的能耗较高,对液氢储罐的材料和工艺要求高,安全防护技术非常复杂。

管道运输,即在制氢工厂与氢气站、用氢单位等之间建设管道,氢气以气态形式进行运输。管道运输是实现氢气大规模、长距离、低成本运输的重要方式。不过,氢气管道的成本依然是制约管道运输的重要因素。利用现有天然气管道掺氢运输,或者改造天然气管道以解决管道建设高成本等,是近年来氢气管道运输的研究热点。而建设专用纯氢气运输管道,则是输氢管道建设的“终极形态”。

随着国家对氢能产业的逐渐重视,多家公司密集传来布局输氢管道建设的消息。

4月10日,中国石化宣布,“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》,标志着我国氢气长距离输送管道进入新发展阶段。“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市,终点位于北京市的燕山石化,管道全长400多公里,是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。{相关阅读:一期运力10万吨/年!我国首条“西氢东送”管道纳入国家规划}

4月16日,中国石油对外发布消息,用现有天然气管道长距离输送氢气的技术获得了突破。这为我国后面实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供技术支撑。{相关阅读:中国石油:现有天然气管道长距离输送氢气技术获得突破}

总的来说,管道输氢是实现氢气大规模、长距离、低成本运输的重要方式。国家管网集团按照国家《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》要求,积极稳妥实施管网“双碳”行动方案,加快推进氢气、二氧化碳等多种介质储运前沿技术攻关,推动天然气管输业务与全国新能源业务融合发展,助力氢能“制储输用”全链条产业建设。


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