根據運輸中氫氣所處狀態,氫氣運輸分爲氣態氫氣運輸、液態氫氣運輸、有機液體氫氣運輸和固態氫氣運輸。

最近,由于河北張家口爆燃事故的誤報,氫能安全成爲海內外關注焦點。氫能以其清潔、高效的特點被公認爲未來最有潛力的能源載體。談“氫”不色變系列文章從多個角度對氫能的安全性進行科普。作爲氫能利用的環節之一,氫氣運輸的安全性受到大衆廣泛關注。

目前主要方式:氣態氫氣運輸、液態氫氣運輸

根據運輸中氫氣所處狀態,氫氣運輸分爲氣態氫氣運輸、液態氫氣運輸、有機液體氫氣運輸和固態氫氣運輸。

氣態氫氣運輸指氫氣經加壓至一定壓力後,利用集裝格、長管拖車和管道等工具輸送;液態氫氣運輸是將氫氣深冷至-253℃以下液化,利用槽罐車等輸送;有機液體氫氣運輸是利用不飽和芳香烴、烯炔烴等作爲儲氫載體實現氫氣輸送;固態氫氣運輸是通過金屬氫化物吸附氫氣實現氫氣輸送。

氣態氫氣運輸、液態氫氣運輸爲目前業界主要使用方式,有機液體氫氣運輸、固態氫氣運輸由于目前技術、成本等條件制約,尚未進入廣泛應用階段。

氣態氫氣主要使用長管拖車和低壓管道運輸

氣態氫氣運輸方面,國內主要爲長管拖車運輸、低壓管道運輸。

長管拖車運輸使用長管拖車,運輸儲存壓力爲20MPa。因成本因素限制,該方式適用于短距離氫氣運輸,經濟運輸半徑爲200km左右。

長管拖車運輸設備産業在國內已經成熟,石家莊安瑞科、上海南亮、魯西化工等公司都生産長管拖車。長管拖車在制氫廠一般通過壓縮機充裝,平均每輛加注時間約8小時,而河北海珀爾采用的高壓儲罐平衡充裝大大縮短了車輛加注時間,僅1.5小時便可快速安全完成加注。此外針對小規模用氫客戶,可采用15MPa壓力的氫氣鋼瓶和氫氣集裝格運輸。

低壓管道運輸適用于大規模點對點運輸。由于氫氣與某些金屬存在氫脆現象,管道材料有特殊要求,因此投入成本高、造價貴。

目前,國外低壓氣氫管道運輸處于小規模發展階段。除純氫管道運輸外,還可以在天然氣管網中摻混氫氣(氫氣含量≤20%),運輸結束後對混合氣體進行氫氣提純,具有良好的經濟性與安全性。

在我國,大規模的低壓管道運輸還沒有形成。2016年,中石化管道局在河南省濟源市工業園區-洛陽市吉利區建成了氫氣管道,該氫氣管道材質爲245NS無縫鋼管,管徑508mm,設計壓力4MP,年輸氫量10.04萬噸,全長25公裏,是我國目前管徑最大、壓力最高、輸量最高的氫氣管道。

液態氫氣主要使用液氫槽罐運輸

液氫槽罐運輸使用槽罐車。液氫的單車運氫能力是氣氫的10倍以上,運輸效率提高,綜合成本降低。但是該運輸方式增加了氫氣液化深冷過程,對設備、工藝、能源的要求更高。

液氫槽罐車運輸在國外應用較爲廣泛,國內目前僅用于航天及軍事領域,但相關企業已著手研發相應的液氫儲罐、液氫槽車,如中集聖達因、富瑞氫能等公司已開發出國産液氫儲運産品。

相關部門正在研究制訂液氫民用標准,未來液氫運輸將成爲我國氫能發展的大動脈。

有嚴格資質要求氫氣運輸安全已得到充分驗證

國內氣態氫氣運輸主要使用長管拖車運輸,嚴格按照中華人民共和國交通運輸行業標准《JT/T617.1-2018危險貨物道路運輸規則》。長管拖車運輸安全裝置如下:

氣瓶質量:氣瓶生産時內外表面均經噴丸處理,並用內窺攝像系統逐只進行內部檢查,確保氣瓶質量。氣瓶成形及水壓試驗後逐只進行磁粉檢測,確保質量可靠,無任何缺陷。

爆破片裝置:安裝在氣瓶兩端,當瓶內氣體因各種因素導致壓力過高時,爆破片自動斷開強制泄氣,保護人員及設備安全。

壓力表:氣瓶充卸氣管路上設置有防爆壓力表,量程取工作壓力的1.5-3倍,精度1.5級。

溫度計:測量範圍取-40℃~80℃,覆蓋最低和最高工作溫度。溫度計采用雙金屬型,讀數方便,堅固耐用,采用防護套管與介質隔開,防止氣體泄露。

安全聯鎖裝置:裝卸氣過程中,操作倉門處于打開狀態,在操作程序中設置互鎖,防止誤操作,並且在裝卸軟管等連接部位設置拉斷閥,在受到外力拉扯時強制斷開並封鎖軟管,防止氣體泄漏並保護人員設備安全。

導靜電裝置:長管拖車尾部設置導靜電接地帶,操作倉管路上設置導靜電片,可隨時導出運行及充卸氣時積聚的靜電荷,不至于突然放電而産生電火花。

液氫儲運方面,目前國內只有國家軍用標准。國外70%左右采用液氫運輸,安全運輸基本問題已經得到充分驗證。

罐體質量:采用雙層厚鋼罐體,罐體中間爲真空狀態,隔熱保溫、防止泄漏,可大幅降低外力作用影響。同時,儲罐安裝各式安全傳感器,可進行實時安全監控。

壓力傳感器:用于監測罐體內部壓力,可設置壓力參考點,與安全閥聯動。

安全閥:當液氫所揮發的氣氫壓力達到參考點時,可開啓安全閥泄壓,保證罐內壓力處在安全工作範圍。

導靜電裝置:液氫槽罐車尾部設有靜電接地帶,操作倉管路上設置導靜電片,可隨時導出運行時及充卸氣時積聚的靜電荷,不至于突然放電而産生電火花。

在運輸公司方面,我國對于氫氣運輸有嚴格資質要求:

1,運輸公司應具備危化品運輸資質;

2,運輸車輛應持危運車營運證;

3,運輸司機應持危化品運輸從業人員證,跟車人員持押運證;

4,按照TSGR0005《移動式壓力容器安全技術監察規程》,定期進行氣瓶檢驗。

總體而言,氫氣運輸分爲氣態氫氣運輸、液態氫氣運輸、有機液體氫氣運輸和固態氫氣運輸,氣態及液態氫氣運輸爲目前主要運輸方式。我國主要采用氣態氫氣運輸,液態氫氣運輸多用于航天及軍事領域。隨著氫能産業不斷發展,氫氣運輸技術的進一步提高,氣態管道運輸、液態氫氣運輸等高效率低成本的運氫方式將會成爲氫能産業運輸發展的方向。

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[責任編輯:張倩]

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