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天水柔性输氢管道“起风”

发布时间： 2024-03-29    作者：admin
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      随着我国氢能高速发展，大规模集中制氢和氢长距离运输成为了趋势，而管道运输作为一种经济高效的输送方式也越来越受到关注。其中，柔性复合管（FCP）作为一种长途高压输送氢气管道正在兴起。

      由于长距离气体管道一般采用的钢铁材料面临着建设成本高、氢脆等一系列问题，而柔性复合管道不仅可以克服高强度金属管道易发生腐蚀的问题，还具有施工方便、维护费用低、使用寿命长等特点，可为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供有力支撑。


      柔性复合管究竟可以解决哪些氢气管道建设中的哪些难题，潜在的市场机会有多大，目前我国在该领域进展如何？本文着重回答这些问题。

      有望推动输氢管道快速发展

      管道输氢被认为是氢能规模化推广的“咽喉”。之前输氢管道基本为中国石化、中国石油投资建设运营，用于炼化企业内部氢资源供应，距离偏短。现在随着氢气价值的提升，一方面，炼化企业逐渐将自己大量富余氢气进行外供；另一方面，大型风光制氢项目普遍存在“生产、需求两地不同”的供氢现状，由此长距离输氢管道的项目建设需求“陡然”上升。

      目前纯输氢管道主要采用的是钢材质。碳钢在高压氢环境中服役时，氢分子能够分解成氢原子渗透入金属材料内部，造成材料性能劣化（即氢脆），易导致管道氢脆开裂。所以需要采用昂贵的合金钢，增加了造价。并且钢管没有柔性，不能制造成连续很长方便运输和铺设的盘管，还需要防腐涂层，因此铺设费工、费时。
      因此，管材研究是现在输氢管道发展的关键领域之一。柔性复合管作为一种替代现有管线钢管的复合管道，在国际上备受瞩目。
      柔性复合管由多层组成，通常包括至少一层热塑性内衬、增强中间层和外层热塑性保护套。这种管材克服了钢管和纯塑料管的缺点，能承受较高的工作压力，并保持了塑料管道的柔韧性。按照种类，可分为增强热塑性塑料管(RTP)和热塑性复合管(TCP)。
      新型柔性复合管材经产品结构设计开发优化后用于氢能输送，材料本身具有气体不渗透性，避免了金属钢管输氢存在的氢脆、氢腐蚀等风险。并且复合管内外层为聚乙烯材料，耐酸、耐碱，无需额外做防腐处理。
      相较于其他金属管或塑料管，柔性复合管具有诸多优势。例如：根据管材服役条件，可对FCP管中间层结构设计进行调整，在满足管材内压、外压、拉伸、弯曲等性能要求的同时，还具有良好的柔韧性；可以将小口径FCP管做成盘卷的连续管，每盘长度可达几十米甚至上千米，便于管道工程建设；.高工作温度可达130 ℃，比塑料管高60 ℃；使用寿命是金属管的6倍，是塑料管的2倍；壁厚较塑料管减小70%以上，且内壁不结垢，显著增加了输送介质流速。

      此外，FCP管还具有节能环保、严密性好、耐腐蚀、施工方便等优点，对管基不均匀沉降适应能力强，具有优异的抗冲击、耐扭曲能力。有研究分析认为，采用柔性复合管的输氢管道可大幅降低管道铺设和焊接的费用且不需要焊接区域重新涂层。柔性复合管的安装成本比钢管道便宜20%左右。


      柔性复合管具有巨大的市场空间

      日益增长的氢气需求给氢气运输与分配产业带来了新的机会。从输氢未来市场前景来看，我国输氢管道未来市场广阔，需求量非常大。从目前现有情况来看，我国氢气管道是远低于发达国家水平。全世界现在5000多公里，美国占2700公里，欧洲1770公里，我国氢气管道目前为止总共加一起才400多公里，在用的仅100多公里，未来肯定是要达到上万公里的水平。
      中国石油天然气管道工程有限公司副总经理李国辉曾公开表示：“要解决我国氢能资源市场错配问题，未来中长距离的储运需求非常大，需要用纯氢或者掺氢管道解决制氢和用氢.后一公里的问题。预测到2050年，氢能规模达到7000万吨，一半以上需要管道输送。”
      此外，海洋是地球上.大的氢矿，向大海要能源是未来氢能发展的重要方向。当前，我国海上风电技术发展迅速，随着海上风电直接电解海水制氢技术实现突破，未来海上绿氢如何送上岸，成为关键一环。
国际..工程咨询公司AFRA.近发布了对德国在建风电制氢工程AquaDuctus 采用“海上制氢—管道输氢上岸”方案和采用“电缆输电上岸再制氢”方案对比的分析论证，结论是前一种方案更快、更经济且风险更少，系统成本低60亿欧元，生产氢气成本低15%。

      海上长途高压管道输氢不可能采用难以制造成连续长管且易腐蚀的钢管，传统金属柔性管也存在质量大、易腐蚀失效等问题，柔性复合管在抗疲劳、耐腐蚀、质量轻等方面具有显著优势，被视为金属海洋管线的绝佳替代品。


      目前，荷兰企业SoluForce Hydrogen 将已将柔性复合管海上输氢解决方案的应用在格罗宁根海港。SoluForce布置了4公里长、压力为42bar的柔性输氢管道，将北海地区风电生产的绿色氢气输送到Eemshaven 的化学和工业企业。
      “现在，为了满足将海上大量绿氢输送上岸的需要，业内开始将FCP技术应用到海上长途输送氢领域。因为国际上已有海洋油气产业生产和应用FCP的经验，海上输氢管道所需耐高压抗腐蚀的柔性复合连续长管FCP也已在海上油气产业中发展成熟。所以，基于海上输送天然气的技术经验和基础，海上输氢产业可以实现很快发展。” 原北京第二轻工业局总工程师张玉川表示。
      从国家规划管道数据来看，2025年前后能达到9条纯氢管道约750公里。相关数据预测，我国2030年长输氢管道总长度将达到3000公里。管道输氢作为氢能产业发展过程中的必然举措，百亿市场空间正在打开。如果柔性复合管能得到广泛应用将拥有巨大的市场空间。
      我国已有多家企业在该领域布局
      目前，国家管网集团、中国联塑集团、东宏集团、宝鸡天联汇通、欧佩亚、东海实验室等企业和科研单位均在用于输氢的柔性复合管材领域进行了布局。
2022年10月19日，东宏股份（603856）披露定增方案，山东东宏管业股份有限公司（简称“东宏股份”）拟募资5.85亿元，投资于年产7.4万吨高性能复合管道扩能项目、新型柔性管道研发（氢能输送）及产业化项目等。
      2023年6月，国家管网集团在其位于新疆哈密的管道断裂控制试验场，成功完成6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试，为国内..对输氢非金属管道进行的高压在线测试和纯氢爆破试验。宝鸡天联汇通生产的高阻隔柔性复合管（RTP管）为此次试验成功奠定了坚实基础。
      2023年11月3日，东海实验室预研项目“高效风电直驱电解海水制氢系统构建关键技术”和“海洋非金属输氢管道材料氢相容性测试评价方法及装备研制” 顺利通过中期评审。他们开展了非金属输氢管道材料氢渗透性测试、氢致损伤分析以及非金属输氢管道氢渗透测试装置研发工作，为后续柔性复合管氢渗透性测试及装备制造提供了重要的基础数据、模型方法和测试设备支撑。
      2023年11月23日，中国联塑集团联合国家管网西部管道公司、西安管研院、大连理工、上海邦临管道工程技术有限公司在新疆哈密国家管网管道断裂控制试验场，进行了RTP柔性输氢复合管纯氢爆燃试验。管材爆燃压力达11.3MPa，该管材各项指标达到设计要求。
      总体来看，我国对于柔性复合管在氢气输送方面的应用仍处于试验阶段。目前，国内缺乏专用于柔性复合管输氢的标准规范，柔性复合管输氢检测技术标准、完整性管理标准和输氢应用标准体系等仍需进一步加强规范建设，当前部分标准设计主要针对短距离配送管道，对于长输管道的标准设计仍处空白，亟需开展氢气管道工程应用可行性研究，建立并完善柔性复合管输氢标准。
      此外，柔性复合管仍存在一系列技术问题亟待解决。例如，目前RTP管道连接通常采用电熔接头和扣压接头。随着管道口径和压力的提高，电熔接头强度低、扣压接头价格昂贵的缺点日益凸显，需要进一步研究管道的连接方式，为施工安装提供更多的选择；适用于海洋油气开发的柔性复合管技术长期被国外垄断，国内需要缩小技术差距，解决卡脖子技术，实现海洋柔性复合管的国产化等。
      在2023年底印发的《产业结构调整指导目录（2024年本）》中，指出要推动管道输氢等氢能技术的推广与应用。随着柔性复合管道关键技术的不断成熟，开发和测试案例持续增多，为管道输氢提供了坚实的实践支撑。前路漫漫亦灿灿，输氢管道将帮助我国在可再生能源制氢、氢储能、氢化工、氢交通、氢冶金等领域的发展步入正轨。


     文章转自“搜狐网”，如有侵权，请联系删除


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