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天然气掺氢将爆发?不得不提10年前荷兰埃姆兰岛的一次著名试验!

2020-06-02 10:34
香橙会
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香橙会按:

天然气掺氢项目在欧洲等地不断涌现。这也许缘于10年前在荷兰埃姆兰岛的一次成功的天然气掺氢试验。该试验过程、成果已经公开。下面是“荷兰埃姆兰岛的一项关于氢注入天然气体的试验项目”中文版,由香橙会研究院翻译。

引言

从2002年到2006年,欧盟委员会共同资助了第六个框架项目Naturalhy,通过识别和消除阻碍氢作为能源载体发展的潜在障碍,以现有的天然气系统作为变革的催化剂,为氢经济的准备做出贡献。

Naturalhy项目指出,在天然气中加入氢气可以显著减少温室气体的总排放量,是一种“绿化”天然气的有效手段,因此这种混合物可以直接用于现有的供热和发电设备。在管道耐久性方面,Naturalhy结果表明,适当的措施可以减轻氢气对天然气网管道材料的影响。为保证天然气/氢混合物的安全可靠供应而进行的修改,将主要用于钢制的运输管道,但重要的是,尚未确定“明显的终结者问题”。

家用电器、个人健康和家庭安全受到威胁和数以百万计的电器,这就是为什么常规家用电器最多可容纳20%的氢气。

“可持续的埃姆兰”项目的启动是为了演示在低热量的格罗宁根天然气(G25)中注入高达20%的氢,以促进能源转换。此外,该项目还积累了电解、混合过程以及氢气混合物对荷兰管道和传统燃气器具性能的影响的经验。它使公众有可能了解氢的混合物。

项目的目的和参与各方

在这个试验项目中,向天然气中注入氢气的目的是获得有关电解、混合过程以及气体网和气体器具的行为的知识。对不同类型的电源、接头、调速器、煤气表、锅炉和烹饪设备进行了测试。终端用户的经验和意见是试点项目的一个重要部分,因为成功的能源过渡需要有广泛的社会基础。

该项目展示了向天然气网注入20%氢气的前景。项目发起人GasTerra和Stedin都有自己的兴趣来支持这个项目。该项目由Joulz和Kiwa Gas Technology作为分包商执行。表1概述了所有参与的公司及其主要角色。

表1:参与各方及其在项目中的主要角色

埃姆兰地方议会是负责批准该项目的当局。埃姆兰的瓦登海岛有一个美丽的乡村(瓦登海是世界遗产),埃姆兰委员会希望为她的社区和每年超过50万的游客保持这一状态。与此一致,委员会鼓励可持续能源的应用,并希望为其他政府树立榜样。

GasTerra是一家经营天然气的国际贸易公司。该公司经营并在欧洲能源市场上做出了重要贡献,在荷兰为天然气的供应做出了贡献。GasTerra认为,重要的是利润因素要与社会平衡和生态利益。这一立场是GasTerra战略和活动的基础。天然气的经济价值及其作为一种能源对社会的重要性使得GasTerra在利用国内天然气储备方面发挥着重要作用。GasTerra促进安全高效利用天然气,积极发展清洁经济应用程序。GasTerra认识到向可持续发展能源供应过渡和在这个领域启动项目的巨大重要性。

Stedin负责荷兰地区Randstad和Friesland的天然气基础设施。这个配气服务营办商使输气网络能满足现今及将来的用气需求并且预见天然气需求的变化。因此Stedin不断投资于燃气输管道的现代化、更换、扩建和维护领域。此外它启动可持续能源项目。氢的注入可能未来燃气输配网提供机遇。同时Stedin也是Ameland地区的天然气网络服务运营商。

Joulz是荷兰能源基础设施市场的承包商。作为这方面的项目负责人。项目由Joulz进行项目管理,协调各项活动和项目的实施。Joulz安装了氢气供应设施,混合机和阿默兰岛的燃气管道和燃气器具。除此之外,Joulz还冒着很大的风险执行了存储和评估,维护和检查计划,和一个全职故障服务。

Kiwa Gas Technology是一家为提供气体技术服务的公司,如液化石油气、氢气和沼气。Kiwa Gas Technology完成了氢气供应的设计,混合机和气体网格的测试。此外,他们选择和测试气体用具。此外,他们还对管道系统和天然气用具进行了初始和最后的测试。

埃姆兰注氢的工程方法

图1:埃姆兰的“Noorderlicht”氢气供应、搅拌器和公寓综合体

位置

该项目位于埃姆兰岛有几个原因。首先,Stedin是Ameland的天然气分销服务运营商。第二,如果项目进行,Ameland市议会拥有该公寓群。第三、因为是公寓,共有14户人家,均有独立的煤气表、炊具和燃气锅炉。第四,公寓位于城镇的外围,能够控制燃气网络的隔离,并为氢供应和混合提供空间。最后,公寓“Noorderlicht”的居民非常欢迎该项目。图1给出了项目位置的图片。 

安全

埃姆兰会议允许在这个特定的地点在天然气中注入氢气。该许可证确保燃气调压站、低压装置、爆炸安全、分区、通风、防雷和防火等标准得到遵守。构建了一个防止事故的安全体系。此外,搅拌机的安装、煤气栅和家用煤气的安装都经过广泛的维修和检查。这些公寓配备了安全传感器,用于检测煤气泄漏和一氧化碳。此外,对雇员、居民和当地消防队进行了有关氢气特性和控制的培训。 不间断供气完全的安全措施确保了不间断的气体供应。一旦出现电力故障或氢气供应故障,氢气注入就会停止,而天然气注入则会继续进行。在紧急情况下,可以通过阀门切断氢气供应、混合器和测试栅极。

 混合过程和氢气供应

在天然气供应中,将氢从5%混合到20%,以5%的步长增加氢的含量。加注开始于2007年12月。

在为电解槽安装完之后,氢供应在2008年12月从氢瓶转换到现场电解生产。氢气发电所需的电力来自附近的“知识与创新中心”新大楼的太阳能电池板。因此,所使用的氢来自一个完全可持续的来源。该项目于2011年4月完成。

混合器(混合装置)通过两个质量流量控制器(低容量和大容量)注入氢气,控制气体消耗和氢气百分比设定值。通过优化控制范围,将质量流量控制器连接在并联电路中,以满足动态气体需求。安装了气体分析仪来监测气体质量,并在必要时进行干预。

图2:从瓶子中混合氢气

图3:电解氢混合

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