天然氣摻氫技術在節(jié)能減排方面具有顯著優(yōu)勢,適用于幾乎所有使用天然氣燃燒的場景,但其在實際應用中仍需克服技術、成本和標準等方面的挑戰(zhàn)。隨著技術的不斷進步和政策的支持,天然氣摻氫技術有望在更多領域?qū)崿F(xiàn)廣泛應用,為實現(xiàn)“雙碳”目標做出重要貢獻
天然氣摻氫的核心目的是通過將氫氣與天然氣混合,優(yōu)化燃燒過程,提升熱效率并減少碳排放,從而實現(xiàn)節(jié)能減排。這一技術不僅能夠降低氫氣的生產(chǎn)成本,還能提高燃氣的可再生特性,同時利用現(xiàn)有天然氣管道進行輸送,減少基礎設施投資和環(huán)境影響。摻氫的主要目的是優(yōu)化天然氣的燃燒利用率,提升熱傳遞效率,減少熱能損耗,除非涉及化學反應及特殊用途,否則可以廣泛應用于各種使用天然氣燃燒的場景。天然氣摻氫的核心就是節(jié)能減排,若不能降低成本,一切都沒有了意義。
天然氣摻氫的經(jīng)濟性還受到摻氫比例的限制。目前,天然氣管道中氫氣摻氫比例通常不超過3%,因為超過這一比例可能會影響管道的安全性和輸送效率。而一些國家(如德國、日本)已經(jīng)實現(xiàn)了30%的摻氫比例,但國內(nèi)仍處于起步階段。隨著可再生能源制氫成本的降低和碳稅政策的實施,未來摻氫的經(jīng)濟性有望提升。
政策與產(chǎn)業(yè)鏈支持
政策紅利
中國 “十四五” 規(guī)劃明確支持甲醇燃料應用,部分省份(如山西、陜西)對甲醇制氫項目提供補貼或綠證交易支持。歐盟《可再生能源指令》(RED II)將綠甲醇納入可再生燃料范疇,享受稅收減免。
產(chǎn)業(yè)鏈成熟
甲醇生產(chǎn)、運輸、制氫設備(如重整催化劑、PSA 提純裝置)均有成熟供應商,技術門檻低于電解水制氫(需高純度質(zhì)子交換膜或堿性電解槽),工業(yè)用戶可快速部署。
靈活適配多種工業(yè)燃燒場景
燃料兼容性強
甲醇制氫可與現(xiàn)有燃氣設施兼容,例如:
摻氫燃燒:在天然氣中摻入 5%-20% 氫氣(來自甲醇制氫),提升燃燒效率,降低碳排放,無需大規(guī)模改造燃燒設備。
純氫燃燒:如氫燃料燃氣輪機、氫鍋爐等,甲醇制氫可作為穩(wěn)定氫源,解決氫氣供應 “后一公里” 問題。
快速響應負荷變化
甲醇重整制氫裝置啟動速度快(從冷態(tài)到滿負荷僅需 30 分鐘),適合間歇式工業(yè)生產(chǎn)場景(如鋼鐵行業(yè)的加熱爐、化工行業(yè)的反應釜),而大型天然氣重整裝置啟動需數(shù)小時,靈活性不足。
然而,如果天然氣摻氫比例較低(如3%),則可以減少天然氣的使用量,從而降低燃料成本。例如,摻氫3%時,天然氣的熱值損失約為2%,終用戶天然氣需求量有所上升。但這種節(jié)省幅度通常在8%-12%之間,遠低于30%的夸張說法。此外,天然氣摻氫的經(jīng)濟性還受到氫氣價格的影響。如果氫氣價格降至天然氣價格的1/3,摻氫才具備經(jīng)濟性。目前,氫氣的生產(chǎn)成本仍遠天然氣,因此在大規(guī)模推廣天然氣摻氫之前,和企業(yè)需要權衡經(jīng)濟賬。
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