CHEC2023|王洪建：天然气掺氢技术发展现状及应用

近日，由世纪新能源网、中国氢能100人论坛主办，氢能观察承办的第三届世纪氢能大会在京举办，业界专家学者、企业代表、投资代表、高校代表等齐聚一堂。

北京市煤气热力工程设计院有限公司道石研究院总工程师王洪建发表《天然气掺氢技术发展现状及应用》的主题演讲。

自碳达峰碳中和提出依赖，氢能在能源结构的转型中发挥着重要作用。发展氢能有利于实现大规模可再生能源的高比例消纳，有利于实现终端难减排领域的碳中和，有利于实现能源独立！

国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中明确了氢能的战略定位、目标和主要任务。其中表示“建立以工业副产氢和可再生能源制氢为主的氢能供应体系”，我国发展天然气掺氢技术势在必行。

利用天然气掺氢技术，将氢气与天然气混合，通过天然气管网输送到终端用户，实现氢进万家。

天然气掺氢技术可实现能源储存、能源输运、能源消费、能源安全，对氢能发展具有重要意义。然而不可忽视的是，天然气掺氢技术也面临着安全性、扩散性、氢脆等问题的挑战。

王洪建为与会嘉宾介绍了国内外天然气掺氢技术研究现状并分析进行分析——

截至2020年，全球共有40多个示范工程，每年有2900吨氢气掺入天然气管网。天然气掺氢比例一般为5%-30%，其中20%为多数国家目前的最高掺氢比例，未来国外趋向于进一步提高掺氢比例，以实现利用现有的天然气管网进行100%氢气的输送。

国内已在顶层设计与政策支持的条件之下，围绕掺氢天然气输配体系及“氢进万家”综合示范等技术方向，贯通基础前瞻、共性关键、工程应用和评估规范环节。国家电投、中石油、北京燃气、港华燃气、佛山燃气、深圳燃气、张家口中油金鸿、乌海凯洁燃气等公司也开展了天然气示范工程的论证与示范工程。王洪建表示，采用绿氢作为氢源，近期掺氢量达到20%，远期逐步达到100%。

天然气管网设备重点研究方向在混气设备、管材、调压器、计量仪器、检测设备、密封原件。目前，国内市场上提供的天然气掺氢设备主要为流量随动式。

王洪建介绍，北京市煤气热力工程设计院在北京市科委的支持下开展了混气站的方案设计研究。对关键工艺及关键安全设计全面把控，提供整体方案设计。通过对氢气价格、管材性能等方面的影响进行评估后，得出结论：总体来说，天然气管道经过微小的改造（色谱仪、球罐等），掺氢比10%是安全可行的；长输管道掺氢比限制主要的是高钢级管材高压下的适应性，需要进一步研究；为进一步提高掺氢比，需要重点关注压缩机、流量计、加臭和气体检测仪的适应性，并加快研发高掺氢比下的色谱分析和泄漏检测方案。

在民用燃气领域，王洪建指出：掺氢天然气用于城市燃气领域主要是作为民用或商业燃气灶用燃料，需保证天然气掺混氢气后无需对终端燃具进行改造。国家电投集团在辽宁朝阳建设了掺氢天然气民用示范，开展民用燃气具、热水器、壁挂炉的试验测试。在工业燃气领域，在天然气中掺混适量的氢气可以提高燃气轮机效率，减少CO2排放，但是需要对燃气轮机运行条件进行调整。