|
4月10日，中国石化“西氢东送”输氢管道示范工程纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，我国首个纯氢长输管道项目启动，标志着我国氢气长距离输送管道进入新的发展阶段。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，这为我国今后实现大规模、低成本的远距离氢能运输提供了技术支撑。“西氢东送”管道工程起于内蒙古乌兰察布，终于北京市燕山石化公司，管道全长400多公里，途经内蒙古、河北、北京3省（市、区）、9个县区，是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道，管道一期工程运力为10万吨/年，预留50万吨/年远期提升潜力，并在沿线多地预留端口，便于接入潜在氢源。 氢能产业迎来机遇期，多家钢企纷纷助力氢能储运领域建设，共同奔赴“氢时代”。 首钢  近日，首钢股份最新研制生产的高钢级输氢管线钢经用户制管加工后成功应用于包头—临河输气管道项目，成为国内首家实现高钢级输氢管线钢批量生产的企业，为我国长距离、高压输氢管道工程应用奠定基础。内蒙古包头—临河天然气掺氢管道项目为国内首条高压力、高钢级、长距离、大口径掺氢管道项目，干线全长约235km，设计压力6.3MPa，可为沿线地区调整能源结构、实现“碳达峰”“碳中和”提供支撑。项目所应用的Ф457×8.8mm X52MS材质螺旋钢管由首钢股份提供板材，华油钢管制管加工。首钢股份研发生产的高钢级输氢管线钢，满足工程设计的10%掺氢比例要求，处于国内领先。 由于高压输氢管道材料过程中一直存在“氢脆”损伤，在首钢股份输氢管线钢问世之前，高钢级输氢材料标准在国内还处于一片空白。但面对高难度的研发生产课题，首钢股份从“零”开始，充分发挥“产销研用”一体化优势，先后与国内宝鸡、巨龙、华油等龙头企业合作。其间，团队展开了18个月的“抗氢脆”研发工作，克服了炼钢工艺及成分控制技术难题、进行了多次检测标准研讨，制定了周密的冶炼生产方案，实现了输氢管线钢高质量、均质化生产，现已批量供货5800吨。 太钢  液氢作为氢气大规模应用的优质储运方式，可以有效解决氢气资源的地域错配问题。目前发达国家以液氢储运为主，但之前由于我国对液氢环境下材料的低温组织、性能等研究还不够完善，材料选择缺乏理论支撑和统一标准，导致我国液氢主要用于航天领域，民用方面几乎空白。 太钢瞄准氢能行业先期介入，与国家相关部门及制造企业合作，积极参与材料的设计研发，推进相关材料标准的制定。日前，太钢完成一批液氢专用不锈钢订单交付，用于国内某重点氢能项目建设。这是自2022年该产品批量投放市场，中标某亚洲最大氢能源项目之后，又一次完成国内重点氢能项目的供货，有力助推我国氢能产业发展。 2021年10月，太钢液氢专用不锈钢全系产品通过相关认证，成为该领域国内唯一不锈钢材料供应商，填补了国内民用液氢储罐领域的空白，成功解决了“卡脖子”问题，产品化学成分、超低温性能等指标能够完全满足液氢环境的苛刻要求。截至目前，太钢已累计实现液氢专用不锈钢供货900吨，与行业龙头及重点企业全部形成了合作，在国内形成了行业全覆盖，国内市场占有率100%。 紧盯国家氢能发展政策，太钢将继续推进专用不锈钢产品在液氢输送管道，轨道用、船用储罐等领域的应用，并积极拓展海外业务，为我国能源绿色转型升级贡献太钢力量。 包钢  （图源：包钢集团） 包钢集团准确研判市场、抓住机遇、深挖潜力，研发生产掺氢天然气管道用管线钢获得成功。 近日，包钢稀土钢板材厂接到一笔为西部天然气包头至临河段管道输送项目生产X52MS输送掺氢天然气管道用热轧板卷1.12万吨的订单任务，这是包钢集团赢得的首笔掺氢天然气管道用管线钢订单。 据悉，早在2023年初，包钢集团掺氢天然气管道用管线钢研发就取得了成果，实现了X52MS输送掺氢天然气管道用热轧板卷小批量试制一次成功。产品具有超低硫、超低磷以及耐低温冲击韧性的特点，抗氢致开裂性能优良，抗氢脆和止裂指标均通过权威检验机构评价，具备了批量化生产供货能力。目前，首笔订单产品正在生产中，并将分批发往上海。这些产品经焊接加工后，将全部用于西部天然气包头至临河段管道输送项目，为实现“双碳”目标贡献包钢力量。 延伸阅读—— “西氢东送”来了 输氢管道建设跨入新阶段 抗氢致裂为技术关键 储运是氢能产业链中的重要一环。近日，国家发展改革委、国家能源局联合发布的《氢能产业中长期规划（2021—2035年）》指出，“在中游储运侧，深入开展天然气、氢气的技术特性研究，充分利用现有天然气管网基础设施，打通氢能储运的关键堵点”。上海市公布的《上海市氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）》提出，到2035年，工业产氢能力达50万吨/年，建设30公里输氢管道。建设上海化工区、宝武园区内部氢运输网络，上海临港地区中长期加强输氢管道建设等。 从国家和各省市氢能产业发展的规划中可以看出，建设输氢管道是储运的重要一环，对管道用钢提出了新要求。 目前国内纯氢管道总长约400公里 成本优势将助推管道输氢发展 关于氢气输送，现阶段主要有两种方式，一是高压长管拖车运输氢气，二是长输管道运输氢气。选用何种输氢方式，取决于运输成本。 高压长管拖车在小规模、短半径输氢时经济性最佳。据测算，规模为500千克/天、距离输氢源点100公里的加氢站，运输成本为6.50元/千克。距离500公里时，运输成本达到16.14元/千克。因此，考虑到经济性问题，长管拖车输氢一般适用于短距离运输。 管道在大规模输氢时，经济性最佳。据测算，长度25公里、年输送能力10.04万吨的输氢管道，运氢成本为1.16元/千克。因为压缩每千克氢所消耗的电量是相对固定的，管道输氢成本增加主要是与运输距离正相关的管材折旧及维护费用。当输送距离为100公里时，管道运输氢气的成本为1.43元/千克。可见，在大规模输送时，管道输氢量具备明显的成本优势。这有利于推动管道输氢得到快速发展。 目前，全世界已建设输氢管道全长约4670公里。其中，美国输氢管道约2600公里，欧洲输氢管道约1770公里，日本、韩国、越南、澳大利亚、巴西、泰国、印尼、南非等国输氢管道总长度约150公里。 我国输氢管道建设则起步较晚，掺氢管道和纯氢管道工程都在建设当中。据统计，国内纯氢管道已建设和正在运营的总长度目前大约为400公里。如2022年11月投运的上海市4公里输氢管道，设计输氢能力5040吨/年，是全球第一个完全面向新能源汽车行业的输氢管道；2022年4月开工的甘肃省玉门油田输氢管道工程，连接玉门炼厂氢气加注站，长度5.77公里，管径200毫米，压力2.5兆帕，年输氢能力为7000吨；2021年10月开工的乌海-银川焦炉煤气管道，用于焦炉煤气和氢气混合输送，管道总长217.5公里，管径610毫米，设计压力3兆帕，采用L245直缝埋弧焊管；2021年义乌—郑州煤气输送管道，用于优质洁净煤气和混合氢气输送，长194公里，管径426毫米，设计压力2.5兆帕，采用螺旋埋弧焊管；等等。 除了以上项目，国家电投还在天然气掺氢技术和示范项目方面进行布局，最高掺氢比例已达24%（体积分数）。 国内长输氢管线建设步入新阶段 抗氢致裂技术亟待突破 以上这些管道对输氢来说，远远不够。制氢产地多集中在煤炭化工产业聚焦的北方地区，风光储氢一体化项目的可再生能源制氢基地也多是在北方地区。而氢能用户基地主要在南方地区，氢能需求量巨大，只能依靠从北方输氢来缓解氢能来源问题。目前，长输氢管道市场有待进一步开发。据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》预测，我国将于2030年实现长输氢管道总长度3000公里。目前，有2条重要输氢长输管道建设正在筹划之中。 从技术上来看，在高压气态输氢过程中，管道中的氢气分子吸附于钢材表面，随后以原子形式渗入金属内部，使管线钢发生氢致裂，加剧管道失效的突发性，抗氢致裂是管材高质量发展的方向。因此，管材成分构成、管道工程设计与安全保障是输氢管道与油气管道的明显差异。 中国石化建设运营金陵—扬子氢气管道、巴陵—长岭氢气输送管线、济源—洛阳氢气管道，最长投运时间约16年。在积累输氢管道运营实践经验的基础上，中国石化形成氢气管道核心技术体系，掌握了氢环境下不同钢级管材及焊接接头性能的综合评估与应用技术，初步形成了氢气长输管道增压输送，安全泄放、管材评价、焊接安装和安全防护等核心技术体系，同时完成了《氢气输送管道工程技术规范》编制，填补了国内该领域标准的空白。 输氢管道的技术关键在于抗氢致裂。目前首钢技术研究院对抗氢致裂的钢铁材料进行了研究，并已取得突破性进展；中石油科研及钢管企业对氢的储运技术进行了系统分析研究；美国对输氢管道用钢材推荐X42、X52等低强度管线钢。 抗氢钢管的关键在于对化学成分、显微组织的要求更为严格，主要包括硫（S）、磷（P）、碳（C）、非金属夹杂物及带状组织等，要求具有低焊接当量、针状铁素体/贝氏体显微组织，强度级别≦X65，输氢压力≦10兆帕；焊管管型可用HFW（高频直缝钢管）或埋弧焊管以及双金属复合管等。国内钢铁企业、钢管企业应在这些产品领域加大科研力度，助推“西氢东送”国家工程的落地。 |
|
|
