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加氫母站的局域網(wǎng)和朋友圈
日期:2022-05-10   [復制鏈接]
責任編輯:sy-zhanganjie 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
在山東濟南市萊蕪區(qū)泰山鋼鐵集團的廠區(qū)外,有一座加氫站,是全國第一座鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)氫純化管道供氫加氫母站。它“吸”進煉焦副產(chǎn)煤氣,“呼”出純度高達99.999%的燃料氫,成為全省氫能利用樣板項目。目前,這家民營鋼企正與科研機構合作,準備用城市固廢制取成本更低的氫能源,“以氫代煤”煉鋼,運輸逐步用氫能汽車,開展氫能示范應用。

我省“十強產(chǎn)業(yè)”行動計劃提出,要推進新能源產(chǎn)業(yè)體系建設,加強關鍵技術攻關突破。按照問題導向、需求導向原則,聚焦氫能、儲能等重點領域,引導和支持優(yōu)勢企業(yè)單位加強關鍵領域和薄弱環(huán)節(jié)技術攻關。記者以泰山鋼鐵集團為樣本,進行了蹲點調(diào)查。

“與氫共舞”15年

在加氫站的西南角,管道延伸到鋼廠內(nèi)部。這個全流程煉鋼企業(yè)每小時都會產(chǎn)生5萬立方米的煉焦副產(chǎn)煤氣,俗稱焦爐煤氣。“里面氫的含量在52%左右,還有一氧化碳、甲烷等其他成分。”加氫站站長李學震一邊巡檢一邊介紹,這些粗細不一的管道和高高低低的罐體,是與加油站、加氣站最大的區(qū)別,這套復雜的設備是工業(yè)廢氣變成清潔能源的關鍵一環(huán)。

事實上,這家鋼企制備氫氣的歷史已有15年,之前是在軋鋼過程中作為退火保護氣來用。“退火就是降溫硬化,來改善產(chǎn)品的組織,通常就是用氫氣。”泰山鋼鐵集團技術研發(fā)中心副主任任來鎖長期與氫氣打交道,最初,他們用液氨分解制氫,這種危化品氣味刺鼻,一旦泄漏危害極大。2007年,泰山鋼鐵進行產(chǎn)業(yè)升級,引進了國外的先進裝備,這條新式冷軋生產(chǎn)線,需要純度在99.99%以上的氫氣作為退火保護氣。

“我們當時決定放棄液氨制氫的老路,從焦爐煤氣里提取氫氣。”任來鎖說,他們投資上馬了省內(nèi)第一個制氫站,將煉焦副產(chǎn)煤氣通過變壓、吸附,產(chǎn)出氫氣,每小時產(chǎn)量可達1500立方米。而此前這些工業(yè)廢氣大多一燒了之,最多用來發(fā)電。實現(xiàn)資源化利用后,替代了高風險、高成本的液氨分解制氫,也降低了碳排放。這個制氫站穩(wěn)定運行至今,積累了大量氫氣制備、使用、維護等相關經(jīng)驗和技術。

構建氫能供給“局域網(wǎng)”

近兩年,氫作為新能源異軍突起,山東在國內(nèi)率先出臺省級層面的氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃,并在2021年聯(lián)合科技部實施“氫進萬家”科技示范工程。“與氫共舞”十多年的泰山鋼鐵,深知新技術、新能源的價值。“從大趨勢來說,氫能是重要方向。我們有得天獨厚的優(yōu)勢,努力創(chuàng)造氫氣的使用場景,像廠內(nèi)物料轉運、原料和產(chǎn)品運輸?shù)?,率先作一些實驗和嘗試。”泰鋼集團黨委書記、董事長王永勝認為,氫能的春天來了,泰鋼有經(jīng)驗、有資源、有技術,經(jīng)過多次論證,決定再一次“吃螃蟹”。在工業(yè)制氫的基礎上,投資近6000萬元建設加氫母站,采用“前站后廠”的模式,進一步延伸氫氣產(chǎn)業(yè)鏈,提高工業(yè)廢氣的附加值。從源頭破解氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸,面向周邊城市構建氫能供給“局域網(wǎng)”。

“雖然都是氫氣,但工業(yè)氫氣和車用氫氣完全不是一個概念。”任來鎖介紹,按照2011年的國家標準,工業(yè)氫氣只是分為純氫、高純氫和超純氫,對總烴、總硫、甲醛、甲酸、氨、總鹵化物、顆粒物濃度等都沒有規(guī)定。用于軋鋼時,這并無大礙。但用于汽車,這些“雜質(zhì)”會直接導致質(zhì)子交換膜燃料電池“中毒”,成為“致命殺手”。因此,2018年的車用氫氣標準,對水分、氧、氮等15項指標進行了具體規(guī)范,2021年增加到16項。

在泰鋼加氫母站的腹地,成群的罐體通過粗細不等的管道連接。“這是純化吸附塔,每個塔內(nèi)的填充料都不同,濾除不同的元素。”任來鎖解釋,純化原理和凈水器類似,靠十幾種“濾芯”把氫氣里面的各種“雜質(zhì)”過濾掉。

“我們采用兩級純化,一級純化篩掉氮、甲烷、顆粒物等成分;二級純化進一步對燃料電池敏感的元素成分精準脫雜,確保十多項指標都符合國家標準。”任來鎖表示,從氣體中剔除十幾種雜質(zhì),難度很大,因此采用了兩級純化的工藝“雙保險”。但更難的是檢測,具體的含量參數(shù)控制在國家標準以內(nèi),就好比一個人站在大型地磅上稱體重。

在輸氫管道上,分出一根細小的取樣管,工作人員打開閥門,氫氣就流入取樣容器內(nèi),然后在實驗室進行檢測,能夠實時在線獲得車用氫氣的各項指標。這樣一個檢測實驗室耗資數(shù)百萬元。作為密度最小的氣體,每千克氫氣的體積為11.2m?,必須壓縮才能方便儲存。在進入加氫機之前兩級加壓,在35兆帕高壓下,氫氣的體積縮小到原來1/343。除了直接為汽車加氫,還可以通過長管拖車輸送到周邊的加氫站。

下游企業(yè)紛至沓來

加氫母站投產(chǎn)時,中國重汽等三家車企向泰山鋼鐵提供了10輛氫能源重卡,進行試運營,驗證相關數(shù)據(jù)。以中國重汽的C7H重卡為例,6個氫瓶8分鐘注滿,續(xù)航可達420公里。“按照目前的政府指導價每千克35元,氫燃料成本和柴油基本持平。”任來鎖說,但氫能源汽車的購置成本太高,大約是純電動重卡的2倍、柴油重卡的4倍。“純算經(jīng)濟賬,目前還是沒賬算。”

這個加氫母站建成之后,產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)紛至沓來。“找上門的不下十家單位,包括LNG運輸企業(yè)、新能源車企等。”任來鎖表示,目前一天可供應車用氫氣2噸,滿足100多輛車的加氫需求,年產(chǎn)能為750噸。根據(jù)市場需求,后期可提高到2萬噸。

王永勝介紹,為低成本、規(guī)?;?,目前正與浙江中科應用技術研究院合作,用城市有機固廢制備氫氣,每年能“吃進”10萬噸垃圾,“吐出”2億立方米氫氣,成本降到20元/公斤左右。同時,與中國鋼研集團聯(lián)合成立氫能研究院,建設30萬噸氫冶金項目,研究“以氫代煤”煉鋼鐵,在提升冶煉效率的同時,大幅降低能源消耗和碳排放。依托加氫母站,還將陸續(xù)投運氫能源汽車,開展氫能重卡示范應用,探索大宗物品清潔、綠色運輸?shù)男侣窂健?nbsp;

原標題:加氫母站的局域網(wǎng)和朋友圈
 
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來源:大眾日報
 
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