观点呈现
氢能的制取(二)
化石能源重整制氢:
①煤制氢:煤制氢技术成熟,价格相对较低,是目前主要的化石能源重整制氢方式。煤制氢通过气化技术将煤炭转化为合成气,经过水煤气变换分离处理来提取高纯度的氢气。煤制氢技术路线可以大规模稳定制氢,成熟高效。原料煤作为最主要的消耗原料,约占煤制氢总成本的50%。
以成本最低的煤气化制氢技术为例,每小时产能54万方合成气的装置,在原料煤(6000大卡,含碳量 80%以上)价格600元/吨的情况下,制氢成本约8.85元/千克。结合尚处在探索示范阶段的碳补集与封存(CCS)技术以控制化石能源重整制氢的碳排放,按照煤制氢路线单位氢气生成二氧化碳的平均比例计算,增加 CCS后以上设定条件下的煤制氢成本约为15.85元/千克。今后,随着国内CCS技术的进一步开发,煤制氢此方面成本将下降。
②天然气制氢:天然气制氢受制于原料资源,在我国尚未大规模发展。天然气制氢技术中,国外采取的主流方法为蒸汽重整制氢。天然气作为原料占制氢成本比重达70%以上,因此天然气价格是决定此技术路线下制氢价格的重要因素。天然气制氢平均成本高于煤气化制氢,再加上中国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋特点,仅有少数地区可以探索开展。
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氢能的制取(三)
工业副产提纯制氢:
工业废气等副产供给充足,为氢能发展拓宽来源。工业副产提纯制氢(成本只有电解质制氢的1/4)包括焦炉煤气中氢的回收利用、甲醇及合成氨工业、丙烷脱氢(PDH)项目制氢、氯碱厂回收副产氢制氢等。对工业副产中的氢进行提纯,不仅可以提高资源利用效率,实现经济效益,又能起到降低污染、改善环境的效果。
①中国作为世界上最大的焦炭生产国,生产焦炭产生的焦炉煤气约350-450立方米/吨,而焦炉煤气中氢气含量达54%-59%,利用变压吸附(PSA)技术可以制取高纯度氢。焦炉煤气制氢成本较低,目前为11元/千克左右。
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氢能的制取(四)
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②甲醇及合成氨工业、PDH项目的合成气含氢量达60%-95%,通过纯化技术可制取满足燃料电池应用的氢气。中国目前的甲醇产能约为8351万吨/年,甲醇含氢气数十亿立方米;合成氨产能约1.5亿吨/年,合成氨放气可回收氢气约100万吨/年。
③中国PDH项目目前副产含氢量约37万吨/年。在山西,如果焦化行业的焦炉煤气全部用于制氢,年产能可以达150亿立方米,可以满足中国所有氢燃料电池汽车的使用。
④中国烧碱年产量基本在3000万至3500万吨之间,其产生的副产氢气75-87.5万吨约有40%能剩余,合计约28-34万吨。