国内首次城镇燃气30%掺氢燃烧和分离试验成功
发布时间：2024/09/04 09:35 来源：中国氢能联盟 分享：
9月2日，浙江省能源集团有限公司（以下简称“浙能集团”）宣布，国内首次城镇燃气高比例掺混氢气燃烧试验和氢气分离试验在浙江能源天然气集团有限公司成功实施。试验验证了3%至30%比例氢气掺入天然气技术可行性，填补了我国利用在役城镇燃气设施进行高比例掺混氢气试验的空白，为实现氢能输送技术自主可控奠定了重要基础。
本次试验由浙能集团牵头实施，浙江能源天然气集团有限公司联合中国石油、白马湖实验室、西安交通大学、四川大学、中国石油大学（华东）、西南石油大学等单位的科研团队共同开展，主要完成了30%氢气掺入城镇燃气的燃烧及分离，其中分离提取出的氢气纯度达99.999%。试验充分测试了在高掺氢比例下，灶具、热水器、工业锅炉、管材等城镇燃气终端设施的运行稳定性及安全性，获取了大量一手数据。
天然气和氢气同属清洁、高效、环保的气态能源，运输、储存和使用具有类似性，一些场景下可以混输混用，相互转化、互为补充，天然气与氢能融合发展是实现能源深度脱碳的重要选择。城镇燃气管道掺氢输送是将氢气与天然气进行不同比例混合后，利用在役城镇燃气管道输送，和新建纯氢管道相比，可降低基础设施投资成本。掺氢的天然气可被直接利用，燃烧过程更加清洁低碳。将一定量氢气掺入天然气进行混烧，能够有效改善燃气燃烧质量和烟气排放。物化性质上，与天然气相比，氢气扩散速度更快、着火点更低、火焰传播速度较高，温度峰值较高，燃烧效率更高。随着全球对碳中和目标的追求，各国政府将天然气掺氢项目作为氢能应用场景的重要组成部分。根据国际能源署的数据，若要达到2030年全球净零排放的要求，氢气总掺入量需要达到5300万吨，天然气掺氢市场前景可观。早在2019年，西门子天然气和发电公司就公布了燃氢路线图，计划在2020年将燃气轮机的燃氢能力提高到至少20%（燃料中的氢含量），到2030年则提高到100%，这进一步说明了市场潜力。在氢燃气轮机燃烧技术方面，近年来，西门子、三菱日立、通用电气等多家公司围绕干式低氮燃烧器、微混燃烧器几种典型的富氢燃烧器开展研究，实现了包括提高火焰稳定性和燃烧效率、降低回火或燃烧振荡发生频率、化火焰位置和燃烧温度在内的各方面突破。天然气掺氢对我国降低终端用能碳排放和缓解天然气供应压力具有重要意义，更是在氢能产业发展起步阶段快速扩大绿氢规模的重要措施。国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中提出，开展掺氢天然气管道、纯氢管道等试点示范，逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。近年来，我国系统布局了掺氢天然气高效利用技术研发，掺氨/掺氢混烧项目逐步落地，实现低碳化能源互联的同时促进绿色氢氨市场发展。国家能源集团、国家电投、上海电气等诸多公司联合各高校及研究院进行掺烧技术的研究合作，实现了包括燃烧器升级改造、燃料燃尽率大幅提升、机组稳定性加强等各方面的突破。我国高度重视天然气掺氢发展，积极推进城镇燃气掺氢示范项目，助力“氢进万家”。2019年，国电投牵头完成辽宁省朝阳市天然气掺氢示范项目，采用电解水制氢，掺氢比例10%，实现制储掺混用全链条验证。2023年2月，国电投、煤热院等在张家口完成20户居民天然气掺氢入户应用示范，实现掺氢量（体积比）20%以下可调。2023年9月，全国首个城燃-氢能制储掺输分用一体化示范项目在浙能集团所辖平湖市天然气公司门站建成投运，该项目设计天然气掺氢比例30%，较新建纯氢管道相比可大幅降低投资成本。2024年1月10日，全国首个城镇燃气掺氢综合科技实验平台落地深圳，集测试、应用、生产功能于一体，掺氢比例为5%~20%，可实现绿电制氢、天然气掺氢、管道输送、管材验证等多维度技术应用和全流程工艺与设备应用示范，实现城镇燃气、氢气“掺-输-用”一体化功能，为我国利用现有城镇燃气管道掺氢提供了可推广、可复制的模式，有助于推进“氢进万家”产业体系发展。
中文
