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橇装式加氢站具备制氢成本低、建设投产快等优势,佛燃能源技术已达国际领先水平

发布时间:2024-03-28  来源:立鼎产业研究网  点击量: 231 

加氢站发展的一个重要趋势是采用站内制氢,目前全球约15%的加氢站是制氢加氢一体站,比例正在不断提高。小型橇装天然气制氢可在加氢站内以极小的占地就地生产氢气,根据《我国站内小型橇装天然气制氢技术现状与发展趋势》(宋鹏飞等),站内小型橇装天然气制氢的制氢规模一般为200-800m3/h,橇体内所有设施设备集中在一个紧凑的集装箱内部,目前已在海外发达国家有应用。

橇装式加氢站具备制氢成本低、建设投产快等显著优势:

1)原料便利,制氢与运输成本低:相比甲醇制氢和LPG制氢,站内小型天然气制氢可以就地采用天然气、城市燃气或LNG作为原料,利用完善的深入市场末端的城市燃气基础设施就可便捷制取纯度≥99.999%的高纯度氢气。根据《我国站内小型橇装天然气制氢技术现状与发展趋势》(宋鹏飞等),国内的加氢站实际运行中,终端氢气成本中约20%-30%是氢气储运成本。小型橇装天然气制氢相比大中型天然气制氢更贴近用户,更适应于氢气储运成本高的产业特征。相较于30-40/kg的外购氢气到站价格,在天然气价格为2.5/m3时,站内制氢的成本仅为20-22/kg(不含氢气增压及加注环节)。因此,小型橇装天然气制氢能提供稳定充足且低价的氢源,省去昂贵的氢气运输环节,显著降低氢气成本。

2)移动便捷,改造快速:橇装加氢站具有小型化、橇装化、高度集成的紧凑式设计等优势,占地仅为传统天然气制氢装置的1/3,公路运输便捷,能有效降低加氢站的选址难度,可通过对各级城市交通枢纽位置的加油和加气站进行快速改造,解决建站难题。根据《我国站内小型橇装天然气制氢技术现状与发展趋势》(宋鹏飞等),橇装天然气制氢装置从安装到调试再到满负荷生产仅需1-2个月,且可与其他设备设施同步实施,加快加氢站建设。

站内小型撬装天然气制氢的典型工艺流程包括天然气脱硫、天然气水蒸汽重整、CO水汽变换、变压吸附(PSA)四个环节。天然气中含有多种硫化物和微量卤元素,易导致催化剂和PSA吸附剂的性能降低甚至失活,因此在天然气送入转化炉之前,需首先进行脱硫处理;重整转化炉是为整个系统提供热源及反应的核心,其内置的燃烧器用于同时燃烧PSA解吸气和天然气,将热量传递给炉管内的工艺气进行催化,为天然气水蒸汽重整过程提供所需的热量,燃烧后的烟气温度可达900-1050度;CO易导致燃料电池中的催化剂中毒,从而影响电堆寿命,因此需将转化气中大量CO变换为CO2,以便尽可能多的生产氢气,并使变换后的气体在PSA中更易提纯得到纯度更高的氢气产品。

典型站内小型橇装天然气制氢工艺流程



资料来源:CNKI

撬装式天然气制氢设备用于制氢加氢一体站中。在典型的橇装天然气制氢加氢一体站中,橇装天然气制氢装置制得的氢气先通过缓冲罐,经由压缩机增压后分 3 路至高压、中压、低压储氢瓶组储存。氢气加注时,加氢机通过顺序控制盘按低、中、高压顺序从储氢瓶取气,达到设定压差后切换储氢瓶组顺序,以保证加气速率。

站内橇装天然气制氢加氢一体站工艺流程


资料来源:CNKI

佛燃能源公司研发的我国首套全国产化250m3/h橇装天然气制氢装置已于2022年成功投运,技术已达国际领先水平。2021年,公司与中海石油气电集团和西南化工研究设计院合作,成功开发了我国首套 250Nm3 /h 的小型橇装天然气制氢装置,于 2021 12 月调试成功,2022年顺利通过满负荷考核,第三方鉴定结果为达到国际先进水平,实现了我国小型橇装天然气制氢装置从零到一的突破。2022 8 月该小型橇装天然气制氢装置正式投运,用于为燃料电池公交车加注氢气。

与国外 AirProductHygearOsaka GasAir Liquide Linde 等多家公司相比,佛燃能源的橇装天然气制氢装置技术已基本达到同一水平。在制氢规模方面,国内外产品的制氢规模主要为 250Nm3 /h 500Nm 3 /h;在单位产品的天然气消耗量、氢气纯度、产品压力等方面,公司的产品与海外相差不大。

国内外小型橇装天然气制氢设备技术参数对比


资料来源:CNKI

公司建成国内首个采用站内橇装天然气制氢装置的制氢加氢一体站—明城综合能源站。在加制氢加氢站领域,据ESG报告披露,公司已建成南庄制氢加氢加气一体化站,加氢能力达1100kg/日;同时,公司第二座制氢加氢加气一体化站明城综合能源站已于2022年部分建成投运,该站为我国首个采用站内撬装制氢装置的制氢加氢一体站,站内设有光伏耦合电解水制氢、加氢、加气、充电等功能,可满足公交车125车次或物流车250车次的加氢需求,设计制氢规模达1500kg/日,分两期建设。根据公司年报,截至2022年底,一期500kg/日的产能已投运。

持续加大研发,更大规模的撬装天然气制氢设备推出在即。目前公司联合中海油气电集团、西南化工研究设计院正在研发500Nm³/h橇装天然气制氢设备,处于研发关键阶段,目前已完成了核心设计方案,根据公司年报,预计将于2023年完成调试,投产后,与之相匹配的1000kg/天规模的加氢站将更具市场竞争力。根据公司年报,2022年,公司合计提供加氢服务超过2万车次,加氢量超过22万公斤。未来,公司将进一步发挥制氢加氢一体化站建设运营经验优势,加快谋划发展集中式制氢项目及氢能高端装备研发制造,碳中和大背景下,公司成为氢能领域先行者。


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