根据运输中氢气所处状态,氢气运输分为气态氢气运输、液态氢气运输、有机液体氢气运输和固态氢气运输。

最近,由于河北张家口爆燃事故的误报,氢能安全成为海内外关注焦点。氢能以其清洁、高效的特点被公认为未来最有潜力的能源载体。谈“氢”不色变系列文章从多个角度对氢能的安全性进行科普。作为氢能利用的环节之一,氢气运输的安全性受到大众广泛关注。

目前主要方式:气态氢气运输、液态氢气运输

根据运输中氢气所处状态,氢气运输分为气态氢气运输、液态氢气运输、有机液体氢气运输和固态氢气运输。

气态氢气运输指氢气经加压至一定压力后,利用集装格、长管拖车和管道等工具输送;液态氢气运输是将氢气深冷至-253℃以下液化,利用槽罐车等输送;有机液体氢气运输是利用不饱和芳香烃、烯炔烃等作为储氢载体实现氢气输送;固态氢气运输是通过金属氢化物吸附氢气实现氢气输送。

气态氢气运输、液态氢气运输为目前业界主要使用方式,有机液体氢气运输、固态氢气运输由于目前技术、成本等条件制约,尚未进入广泛应用阶段。

气态氢气主要使用长管拖车和低压管道运输

气态氢气运输方面,国内主要为长管拖车运输、低压管道运输。

长管拖车运输使用长管拖车,运输储存压力为20MPa。因成本因素限制,该方式适用于短距离氢气运输,经济运输半径为200km左右。

长管拖车运输设备产业在国内已经成熟,石家庄安瑞科、上海南亮、鲁西化工等公司都生产长管拖车。长管拖车在制氢厂一般通过压缩机充装,平均每辆加注时间约8小时,而河北海珀尔采用的高压储罐平衡充装大大缩短了车辆加注时间,仅1.5小时便可快速安全完成加注。此外针对小规模用氢客户,可采用15MPa压力的氢气钢瓶和氢气集装格运输。

低压管道运输适用于大规模点对点运输。由于氢气与某些金属存在氢脆现象,管道材料有特殊要求,因此投入成本高、造价贵。

目前,国外低压气氢管道运输处于小规模发展阶段。除纯氢管道运输外,还可以在天然气管网中掺混氢气(氢气含量≤20%),运输结束后对混合气体进行氢气提纯,具有良好的经济性与安全性。

在我国,大规模的低压管道运输还没有形成。2016年,中石化管道局在河南省济源市工业园区-洛阳市吉利区建成了氢气管道,该氢气管道材质为245NS无缝钢管,管径508mm,设计压力4MP,年输氢量10.04万吨,全长25公里,是我国目前管径最大、压力最高、输量最高的氢气管道。

液态氢气主要使用液氢槽罐运输

液氢槽罐运输使用槽罐车。液氢的单车运氢能力是气氢的10倍以上,运输效率提高,综合成本降低。但是该运输方式增加了氢气液化深冷过程,对设备、工艺、能源的要求更高。

液氢槽罐车运输在国外应用较为广泛,国内目前仅用于航天及军事领域,但相关企业已着手研发相应的液氢储罐、液氢槽车,如中集圣达因、富瑞氢能等公司已开发出国产液氢储运产品。

相关部门正在研究制订液氢民用标准,未来液氢运输将成为我国氢能发展的大动脉。

有严格资质要求氢气运输安全已得到充分验证

国内气态氢气运输主要使用长管拖车运输,严格按照中华人民共和国交通运输小鱼玄机2站之姐妹30码标准《JT/T617.1-2018危险货物道路运输规则》。长管拖车运输安全装置如下:

气瓶质量:气瓶生产时内外表面均经喷丸处理,并用内窥摄像系统逐只进行内部检查,确保气瓶质量。气瓶成形及水压试验后逐只进行磁粉检测,确保质量可靠,无任何缺陷。

爆破片装置:安装在气瓶两端,当瓶内气体因各种因素导致压力过高时,爆破片自动断开强制泄气,保护人员及设备安全。

压力表:气瓶充卸气管路上设置有防爆压力表,量程取工作压力的1.5-3倍,精度1.5级。

温度计:测量范围取-40℃~80℃,覆盖最低和最高工作温度。温度计采用双金属型,读数方便,坚固耐用,采用防护套管与介质隔开,防止气体泄露。

安全联锁装置:装卸气过程中,操作仓门处于打开状态,在操作程序中设置互锁,防止误操作,并且在装卸软管等连接部位设置拉断阀,在受到外力拉扯时强制断开并封锁软管,防止气体泄漏并保护人员设备安全。

导静电装置:长管拖车尾部设置导静电接地带,操作仓管路上设置导静电片,可随时导出运行及充卸气时积聚的静电荷,不至于突然放电而产生电火花。

液氢储运方面,目前国内只有国家军用标准。国外70%左右采用液氢运输,安全运输基本问题已经得到充分验证。

罐体质量:采用双层厚钢罐体,罐体中间为真空状态,隔热保温、防止泄漏,可大幅降低外力作用影响。同时,储罐安装各式安全传感器,可进行实时安全监控。

压力传感器:用于监测罐体内部压力,可设置压力参考点,与安全阀联动。

安全阀:当液氢所挥发的气氢压力达到参考点时,可开启安全阀泄压,保证罐内压力处在安全工作范围。

导静电装置:液氢槽罐车尾部设有静电接地带,操作仓管路上设置导静电片,可随时导出运行时及充卸气时积聚的静电荷,不至于突然放电而产生电火花。

在运输公司方面,我国对于氢气运输有严格资质要求:

1,运输公司应具备危化品运输资质;

2,运输车辆应持危运车营运证;

3,运输司机应持危化品运输从业人员证,跟车人员持押运证;

4,按照TSGR0005《移动式压力容器安全技术监察规程》,定期进行气瓶检验。

总体而言,氢气运输分为气态氢气运输、液态氢气运输、有机液体氢气运输和固态氢气运输,气态及液态氢气运输为目前主要运输方式。我国主要采用气态氢气运输,液态氢气运输多用于航天及军事领域。随着氢能产业不断发展,氢气运输技术的进一步提高,气态管道运输、液态氢气运输等高效率低成本的运氢方式将会成为氢能产业运输发展的方向。

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