天然氣摻氫的安全性是當前研究和應用中的核心問題。氫氣與天然氣在物理和化學性質上存在顯著差異,例如氫氣的擴散速度更快、小點火能量更低、火焰?zhèn)鞑ニ俣雀臁⒈O限范圍更廣等。這些特性使得摻氫天然氣在輸送和使用過程中面臨更高的安全風險,如氫脆、泄漏、爆炸和回火等問題。
盡管如此,研究表明,天然氣摻氫在一定比例范圍內(nèi)是安全可行的。例如,摻氫比例不超過10%時,天然氣摻氫在城市燃氣管道中已實現(xiàn)安全運行。此外,家用燃氣具在摻氫比例為20%時,其燃燒性能和安全性仍基本符合國家標準。這表明,通過合理控制摻氫比例,并結合的檢測和控制系統(tǒng),天然氣摻氫可以在一定程度上保障安全。
提高能源利用效率
天然氣摻氫燃燒能夠提高玻璃熔窯的能源利用效率。例如,武漢理工大學的研究表明,摻氫天然氣燃燒能夠加快燃料燃燒速率,釋放熱量集中,從而提高熔窯的熱效率。此外,信義玻璃控股有限公司采用的甲醇與天然氣聯(lián)合制氫系統(tǒng),不僅能夠同時使用甲醇或天然氣制氫,還能節(jié)省廠房投資和占地面積,提高熱能回收率。
顯著降低碳排放
天然氣摻氫燃燒能夠有效減少玻璃熔窯中的碳排放。例如,信義玻璃(營口)有限公司在二期800噸/天節(jié)能基片玻璃生產(chǎn)線項目中,采用天然氣制氫工藝,通過壓縮、脫硫、轉化等步驟,將天然氣轉化為高純度氫氣,用于玻璃熔窯燃燒。該技術不僅降低了碳排放,還提高了能源利用效率。此外,研究表明,摻氫比例為20%時,爐溫可升高20℃,煙氣中二氧化碳體積濃度占比降低7.5%
氫氣具有燃燒速度快、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤煲约叭紵裏嶂蹈叩奶攸c。當在天然氣中摻入適量氫氣后,混合燃料的燃燒特性得到優(yōu)化,可促使天然氣燃燒更加充分。經(jīng)實際測試,未摻氫的天然氣燃燒利用率約為 80%,而在摻入一定比例氫氣后,燃燒利用率可大幅提升至約 97%。例如在麗水,博辰氫能的天然氣摻氫設備就展現(xiàn)出了這樣的優(yōu)勢。
甲醇制氫在實際應用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如,甲醇的生產(chǎn)成本較高,且其燃燒過程中仍會產(chǎn)生一定量的二氧化碳。此外,甲醇制氫設備的運營和維護成本也較高,需要優(yōu)化生產(chǎn)工藝和提高設備效率,以降低成本。因此,盡管甲醇制氫在碳排放方面具有一定的優(yōu)勢,但其在實現(xiàn)碳排放指標方面仍需進一步的技術突破和成本優(yōu)化。