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近日，中國標準化協(xié)會【2022】109號文件立項批復(fù)了《氫氣輸送管道完整性管理規(guī)范》由城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施分會及其服務(wù)機構(gòu)組織實施編制工作。
通知表示，根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，到2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，從氫能需求總量上看，中國可能要增加1800萬噸氫氣的需求。由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景。
從氫能儲運產(chǎn)業(yè)鏈來看，管道輸氫是長距離氫氣輸送最合適的方式。2022年2月10日，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》，意見指出，在滿足安全和質(zhì)量標準等前提下，探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運輸?shù)雀咝л敋浞绞健?br />
2021年11月8日，內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項“中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項目正式啟動，該項目預(yù)計實施時間分為三年，對中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵問題進行研究，主要解決我國城鎮(zhèn)用氫問題。
近兩年我國管道輸氫項目已經(jīng)進入規(guī)劃建設(shè)階段，但其成本問題也一直被業(yè)界探討。此外，對于純輸氫管道的建設(shè)成本居高不下這一問題，業(yè)內(nèi)有專家提出，利用現(xiàn)有天然氣管道進行天然氣摻氫輸送，可以大大解決輸氫難題。
國外一直在進行天然氣摻氫項目的實施，近日，法國啟動第二個管道輸氫項目。這條管道每年可輸送12.5萬噸氫氣，相當于900兆瓦的電解量，每年可減少100萬噸二氧化碳的碳排放。
荷蘭企業(yè)SoluForce 開發(fā)了一種用于氫氣應(yīng)用的可纏繞增強熱塑性工業(yè)管道系統(tǒng) (RTP，也稱為 FCP)。經(jīng)認證，SoluForce FCP 可用于高達42 bar工作壓力的氫氣應(yīng)用，這在氫運輸領(lǐng)域獨一無二。與鋼鐵材質(zhì)管道相比，這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進綠氫的規(guī)模化應(yīng)用。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要條件之一是良好的氫能儲運體系。我國三北地區(qū)正面臨棄風、棄水、棄光等資源過剩的問題，利用天然氣管道進行天然氣摻氫利用輸送至我國東部地區(qū)，緩解部分地區(qū)資源緊張的問題，平衡我國資源不均衡問題。
天然氣摻氫工藝成本分析
氫氣摻入天然氣管道后會對管道造成一定的危害，主要包括氫脆、氫鼓泡、氫開裂等。其中，氫脆的危害最大，氫脆是在低溫下形成的。鋼制管道的氫脆是由于管道內(nèi)壁受到氫氣的侵蝕，造成材料塑性和強度降低，并因此而導致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應(yīng)根據(jù)不同的氫脆機理，制定相應(yīng)的防護方法。
天然氣管網(wǎng)包括長輸管道和配送管道，長輸管道輸送壓力較高，一般選擇高鋼級鋼管。有研究表明，鋼級越高越容易發(fā)生氫脆。
CGA－5.6－2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明，當天然氣摻氫體積比≤10%時，可使用不高于X52鋼級的管道直接運輸，鋼級高于X52的天然氣管道需要進行氫脆試驗。
我國天然氣主產(chǎn)地集中于中西部及沿海地區(qū)，而消費地集中于東部及中部人口密集和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。此外，我國進口管道天然氣主要來自于中亞、緬甸、俄羅斯等地，入境地主要位于新疆、云南、內(nèi)蒙古、黑龍江等地。因此我國非常重視天然氣管網(wǎng)的建設(shè)，目前已初步形成了“西氣東輸、海氣登陸、就近供應(yīng)”的供氣格局。到2015年，全國天然氣主干管道里程約為10萬km，城市天然氣管道共43.46萬km。
根據(jù)我國天然氣的輸氣壓力，可將天然氣管道分為高壓管道、中壓管道及低壓管道。高壓管道一般為全國戰(zhàn)略性管道，如西氣東輸管道、中亞天然氣管道等，其壓力一般為10～12MPa;中壓管道一般為區(qū)內(nèi)干線、聯(lián)絡(luò)線和干線配套支線管道等，設(shè)計壓力為4～12MPa;低壓管道一般為城市燃氣管道，其壓力低于4MPa。
我國天然氣干線管道的輸氣壓力為4～12MPa，材質(zhì)一般為金屬材料X60～X80和Ｒ245～Ｒ365等。在4MPa以上的工作壓力下，氫氣有可能滲入到管道中產(chǎn)生氫脆的影響，但由于摻氫體積比較低(≤10%)，氫氣的分壓也低(＜1MPa)，天然氣摻氫對管道的實際影響有待進一步的驗證。從歐美國家的經(jīng)驗來看，在較低的摻氫比和較低的氫氣分壓下，管道的氫脆基本可以忽略，利用天然氣管道輸送摻氫天然氣的安全性可以得到保證。
通知表示，根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃，到2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，從氫能需求總量上看，中國可能要增加1800萬噸氫氣的需求。由于管道輸氫具有安全、便捷、輸量大的特點，氫氣管道將迎來廣闊的發(fā)展前景。
從氫能儲運產(chǎn)業(yè)鏈來看，管道輸氫是長距離氫氣輸送最合適的方式。2022年2月10日，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》，意見指出，在滿足安全和質(zhì)量標準等前提下，探索輸氣管道摻氫輸送、純氫管道輸送、液氫運輸?shù)雀咝л敋浞绞健?br />
2021年11月8日，內(nèi)蒙古自治區(qū)科技重大專項“中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”項目正式啟動，該項目預(yù)計實施時間分為三年，對中低壓純氫與摻氫燃氣管道輸送及其應(yīng)用關(guān)鍵問題進行研究，主要解決我國城鎮(zhèn)用氫問題。
近兩年我國管道輸氫項目已經(jīng)進入規(guī)劃建設(shè)階段，但其成本問題也一直被業(yè)界探討。此外，對于純輸氫管道的建設(shè)成本居高不下這一問題，業(yè)內(nèi)有專家提出，利用現(xiàn)有天然氣管道進行天然氣摻氫輸送，可以大大解決輸氫難題。
國外一直在進行天然氣摻氫項目的實施，近日，法國啟動第二個管道輸氫項目。這條管道每年可輸送12.5萬噸氫氣，相當于900兆瓦的電解量，每年可減少100萬噸二氧化碳的碳排放。
荷蘭企業(yè)SoluForce 開發(fā)了一種用于氫氣應(yīng)用的可纏繞增強熱塑性工業(yè)管道系統(tǒng) (RTP，也稱為 FCP)。經(jīng)認證，SoluForce FCP 可用于高達42 bar工作壓力的氫氣應(yīng)用，這在氫運輸領(lǐng)域獨一無二。與鋼鐵材質(zhì)管道相比，這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進綠氫的規(guī)模化應(yīng)用。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要條件之一是良好的氫能儲運體系。我國三北地區(qū)正面臨棄風、棄水、棄光等資源過剩的問題，利用天然氣管道進行天然氣摻氫利用輸送至我國東部地區(qū)，緩解部分地區(qū)資源緊張的問題，平衡我國資源不均衡問題。
天然氣摻氫工藝成本分析
氫氣摻入天然氣管道后會對管道造成一定的危害，主要包括氫脆、氫鼓泡、氫開裂等。其中，氫脆的危害最大，氫脆是在低溫下形成的。鋼制管道的氫脆是由于管道內(nèi)壁受到氫氣的侵蝕，造成材料塑性和強度降低，并因此而導致的脆斷或延遲性的脆性破壞。應(yīng)根據(jù)不同的氫脆機理，制定相應(yīng)的防護方法。
天然氣管網(wǎng)包括長輸管道和配送管道，長輸管道輸送壓力較高，一般選擇高鋼級鋼管。有研究表明，鋼級越高越容易發(fā)生氫脆。
CGA－5.6－2005《HydrogenPipelineSystem》研究表明，當天然氣摻氫體積比≤10%時，可使用不高于X52鋼級的管道直接運輸，鋼級高于X52的天然氣管道需要進行氫脆試驗。
我國天然氣主產(chǎn)地集中于中西部及沿海地區(qū)，而消費地集中于東部及中部人口密集和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。此外，我國進口管道天然氣主要來自于中亞、緬甸、俄羅斯等地，入境地主要位于新疆、云南、內(nèi)蒙古、黑龍江等地。因此我國非常重視天然氣管網(wǎng)的建設(shè)，目前已初步形成了“西氣東輸、海氣登陸、就近供應(yīng)”的供氣格局。到2015年，全國天然氣主干管道里程約為10萬km，城市天然氣管道共43.46萬km。
根據(jù)我國天然氣的輸氣壓力，可將天然氣管道分為高壓管道、中壓管道及低壓管道。高壓管道一般為全國戰(zhàn)略性管道，如西氣東輸管道、中亞天然氣管道等，其壓力一般為10～12MPa;中壓管道一般為區(qū)內(nèi)干線、聯(lián)絡(luò)線和干線配套支線管道等，設(shè)計壓力為4～12MPa;低壓管道一般為城市燃氣管道，其壓力低于4MPa。
我國天然氣干線管道的輸氣壓力為4～12MPa，材質(zhì)一般為金屬材料X60～X80和Ｒ245～Ｒ365等。在4MPa以上的工作壓力下，氫氣有可能滲入到管道中產(chǎn)生氫脆的影響，但由于摻氫體積比較低(≤10%)，氫氣的分壓也低(＜1MPa)，天然氣摻氫對管道的實際影響有待進一步的驗證。從歐美國家的經(jīng)驗來看，在較低的摻氫比和較低的氫氣分壓下，管道的氫脆基本可以忽略，利用天然氣管道輸送摻氫天然氣的安全性可以得到保證。
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