氫能業務

一.部門介紹

氫能事業部,屬于遼寧中集哈深冷氣體液化設備有限公司下設主要部門之一,致力于氫能應用技術專業方向的產品設計、生產、銷售、安裝調試、技術咨詢為一體的部門。

目前我部門開展氫氣液化、天然氣摻氫、”棄風“”棄光“”棄水“等被棄能源制氫方面研究。

氫能事業部對關鍵設備具有獨立開發能力。目前已率先開發出氫液化的工藝與關鍵設備,技術先進,屬于國內領先水平。

1.業務

1)產品研發

依托現有技術,整合資源與優勢,引領、開拓市場。基于社會與企業需求開發氫能利用產品

2)解決方案

立足于企業需求,提供與企業相匹配的產品。旨為企業量身定做適用的最優解決方案,解決方案模式包括:

合作模式

工藝包模式

工藝包+設備模式

EPC模式

注資模式等

3)技術服務

產品經設計、制造、安裝、調試后,持續提供產品運行期間的技術指導、維護維修等服務

2.使命

依托公司優勢,結合氫能發展方向,不斷開發出先進、安全、節能環保的氫能利用設備與工藝

3.愿景

國內一流、行業領先的氫能利用設備及工藝提供商

二.液氫介紹

氫氣和電力一樣是一種二次能源,相比之下,氫氣不像石油那樣分布不均勻,可以利用各種能源來制造氫氣;利用燃料電池可以高效的將化學能轉變為電能,將化石燃料制備成氫氣,再轉變為電,可以節省能量;沒有灰塵、沒有廢氣,環境友好;可以用多種形態的方式進行存儲和運輸。

1.氫氣儲存方式

儲存方式

內容

優點

缺點

高壓儲存

是最普通也是最直接的儲氫方式。

運輸和使用方便、可靠壓力高

使用運輸有危險,鋼瓶體積重量大,運費高

液化儲存

是將氫氣通過工藝方法液化,儲存在低溫容器中。

儲氫能力大

儲氫過程能耗較大,使用需要氣化

金屬氫化物儲存

以金屬與氫反應生成金屬氫化物,將氫儲存和固定。

運輸和使用安全

單位重量儲氫量小,金屬氫化物易破裂

有機液態氫化物儲存

借助烴類儲氫劑和氫氣的可逆反應實現加氫和脫氫。

儲氫量大,氫載體儲存、運輸安全方便。

催化劑問題,脫氫效率低

2.氫氣提純方法

在自然界中沒有純凈的氫,總是以其化合物如水、碳氫化合物等形式存在。因此在制備氫時,特別是利用碳氫化合物制氫就不可避免的帶有雜質。

氫氣的提純方法大致可分為物理法和化學法,其中化學方法包括催化純化;物理方法包括低溫吸附、金屬氫化物凈化法、變壓吸附法;此外還有鈀膜擴散法、中空纖維膜擴散法等。

目前,回收氫氣的工業方法有變壓吸附法、膜分離法和深冷分離法。

1)變壓吸附法是利用吸附劑只對特定氣體和解析能力上的差異進行分離的。常用的方法有加壓法和真空法。

2)氣體分離膜技術是利用不同氣體通過某一特定膜的透過速率不同而實現物質分離的一種化工單元操作,主要用于各種混合氣體的分離,傳質推動力為膜兩端的分壓差,分離過程中無相變,因此能耗較低,分離過程較易實現。

3)深冷分離法又稱低溫精餾法,根據不同氣體沸點上的差異進行蒸餾,使不同氣體得到分離。得到的氣體純度很高,但是壓縮、冷卻的能耗很高。

其中變壓吸附與低溫吸附及膜分離方法相比,裝置和工藝簡單。適應原料氣壓力范圍為0.8MPa~3.0MPa。工作步驟為吸附-降壓解吸-逐級升壓-吸附。隨著技術的進步,逐漸發展為多塔吸附、多次均壓、真空解吸等多種應用方式。與PSA方法相比,VPSA的再生效果更好、產品收率也更高

3.氫氣液化工藝流程

此流程優勢如下:

適用性強,處理各類型來源氫氣,如電解水制氫、煤化工制氫、太陽能制氫等

采取混合制冷劑代替液氮預冷,節能降耗,降低生產成本

冷箱分體設計,一為常規冷箱(珠光砂保冷),另一為真空冷箱(真空保冷),減小真空冷箱容積,降低抽真空難度

低溫區域采用氦氣循環制冷,安全、可靠、穩定

4.關鍵設備

1)冷箱

冷箱在低溫領域是十分關鍵的設備,如空分等低溫分離工藝都需要依靠冷箱來實現。冷箱的保冷性能對整套工藝的能耗水平、產品產量質量都有很大的影響。對于一般深冷的工作狀況,珠光砂保冷就可達到使用要求。由于氫液化需要達到20K的低溫,采用珠光砂已不能滿足要求。我公司根據多年生產實踐及行業經驗采用真空+多層纏繞絕熱方式進行保冷。

采用臥式設計,進出管口集中在一側法蘭,方便內部設備抽出

采取真空+多層纏繞絕熱,保冷性能優良

整體結構緊湊,方便運輸

內部設備優化,便于真空環境建立與保持

內部管道采用三維軟件設計,并對管道進行應力分析

采用鋁制板翅式換熱器,換熱效率高、結構緊湊

  

2)膨脹機

膨脹機是用來使氣體膨脹輸出外功以產生冷量的機器,其工作原理是將壓縮氣體的位能轉變為機械功。根據氣體膨脹輸出外功的不同分為容積式和透平式。透平膨脹機具有速度高、流量大、體積小、冷損小、結構簡單調節性能好、工作可靠、能長期連續平穩運轉的優點。但膨脹比不能太大。

我公司依據設計經驗及氦氣特性,自主研發了采用三級串聯的透平膨脹機。

  • 采用三級串聯膨脹工藝,降低單級膨脹比

  • 采用技術成熟的油軸承

  • 膨脹機減速端采用油制動,且制動油與潤滑油相同

  • 采用可調噴嘴,便于膨脹機的性能調節

  • 采用氦氣密封,避免了密封氣污染介質,且可回收

  • 等熵效率大于75%

  • 采用真空腔式結構,不必為膨脹機設置絕熱冷箱。

  • 采用DCS控制,可實時讀取膨脹機狀態,并與系統連鎖

5.可利用資源 

目前,我國的電力供應能力總體富余,部分地區產能結構性過剩開始顯現。由此導致的能源資源浪費嚴重,火電方面近幾年來火電機組大幅遞減,非化石能源發電方面,裝機容量快速增長的同時,“棄風”“棄光”“棄水”等能源浪費現象非常嚴重。隨著我國水電解制氫技術及裝備水平位居世界前列,產業化應用成熟。利用谷底電制氫,就地消納富余水電、風電、光伏等波動電電解水制氫,將電能轉化為氫能儲存與利用,能大幅降低甚至消除電力資源浪費。

根據有關資料顯示,“棄風”、“棄光”以西北地區為主,可以充分利用這些能源,進行氫氣生產、儲存。同時西北地區也具有豐富的煤炭資源,也可通過煤清潔制氫為氫能發展提供氫源保證。

我公司開發的氫氣液化流程可適用于各種來源氫氣的液化,可利用“棄風”“棄光”等廢棄的能源進行氫氣的生產,利用液化技術對氫氣進行儲存和運輸,即是將廢棄的電能以氫氣載體轉為其他形式的能源,減少能源的浪費。

同時也可用于焦爐煤氣聯產LNG和甲醇工藝、焦爐煤氣聯產LNG和乙二醇工藝副產品中氫氣的提純后液化。


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