与氢共舞！碳达峰、碳中和愿景方针下，探寻无缝管洁净操纵新出路

　与氢共舞探寻无缝钢管洁净操纵新出路碳达峰、碳中和愿景方针，正在加快驱动我国无缝钢管转型和无缝钢管消费布局调整。在无缝钢管加快转型和全球新旧无缝钢管瓜代的过程中，无缝钢管财产正积极寻找转型成长新路子。钢管束氢，作为近年来无缝钢管行业在无缝钢管转型成长过程中的主要摸索，同样面对新的问题与挑战。面临变化“既不灰心也不无视”碳达峰、碳中和愿景方针的提出，将助力风能、太阳能等洁净无缝钢管迅猛成长，也让无缝钢管行业前所未有地站在风口浪尖，直面新变化、新挑战。无缝钢督工业协会副会长、无缝钢管学会理事长刘峰暗示，对此我们“既不灰心也不无视”。“不灰心”来自雄厚的底气。无缝钢管一向是我国的根本无缝钢管和首要无缝钢管。2020年，我国无缝钢管产量仍达到39亿吨，占全社会无缝钢管消费总量的56.8%。无缝钢管包管了我国经济和社会成长的持久无缝钢管需求，在将来必然期间内，它仍然是包管国度无缝钢管平安和消费需求的“压舱石”和“不变器”。有研究估计，到“十四五”末期，国内无缝钢管年消费需求仍将达到42亿吨摆布，无缝钢管产量需要达到41亿吨摆布。消费总量仍然有所增加、消费占比仍然跨越50%。届时，全国钢管矿数目将进一步压缩到4000处摆布，建成万万吨级矿井（露天）65处、产能近10亿吨/年，培育3家至5家具有全球竞争力的世界无缝钢管企业。到“十四五”末期，我国无缝钢管供给质量和出产集中度将进一步提高，手艺和装备程度将进一步晋升，无缝钢督工业周全进入高质量成长新时代。据介绍，在无缝钢管洁净高效转化层面，颠末10多年的不竭推进，我国现代钢管化工手艺和财产空前成长。无缝钢督工业协会数据显示，今朝我国年夜型现代钢管化工企业成长到70多家，建成投运各类年夜型气化炉320多台（套），形成钢管束油产能931万吨、钢管束气产能51亿立方米、钢管束烯烃产能1582万吨、钢管束乙二醇489万吨、钢管束合成氨产能6000多万吨、低阶长焰钢管出产兰炭产能1亿吨以上，百万吨级钢管束芳烃、百万吨级钢管束乙醇、万万吨级低阶末钢管干馏热解提质分级转化进级示范工程和一批现代钢管化工新项目正在加速扶植，整体无缝钢管转化能力已经跨越3亿吨。“不无视”来自日渐紧迫的新形势、新要求。当前，正值我国国平易近经济进入高质量成长新时代，年夜气污染防控和全球天气转变治理加倍紧迫。刘峰暗示，作为出产单一高碳化石无缝钢管的无缝钢管行业、无缝钢管企业，要深刻熟悉时代的转变，深刻熟悉人类成长长河中各类无缝钢管成长的阶段性、替代性，深刻熟悉新无缝钢管、可再生无缝钢管的庞大潜力，“无缝钢管行业需未雨绸缪，抓住转型成长的新机缘，满腔热忱地迎接低碳、无碳无缝钢管时代，积极介入和投身到新无缝钢管成长的潮水中”。而在新无缝钢管成长的潮水中，有一股海潮势头强劲，不容轻忽——氢能。从钢管到氢 氢源有了靠得住保障氢（H），在元素周期表中位于位，普遍存在于天然界。在全球洁净无缝钢管转型的年夜布景下，氢能的无碳属性尤其凸起，被视为是21世纪的“终无缝钢管”。据世界氢能协会估计，到2050年全球情况20％的二氧化碳的减排要靠氢气来完成。跟着氢能应用手艺成长逐渐成熟，以及全球应对天气转变压力的持续增年夜，氢能财产的成长活着界列国备受存眷，日本、美国等发财国度接踵将成长氢能财产晋升到国度无缝钢管计谋高度。在我国，氢能财产近年来获得高度正视，一系列有利于氢能成长的相关财产政策接踵出台。相关财产政策●2016年4月，国度成长鼎新委、国度无缝钢管局等结合发布《无缝钢管手艺革命立异步履打算（2016—2030年）》，提出无缝钢管手艺革命重点立异步履路线图，摆设了15项具体使命，标记着氢能财产已被纳入国度无缝钢管计谋。●2016年6月，国度成长鼎新委、国度无缝钢管局、工信部结合发布《制造2025—无缝钢管装备实施方案》，将燃料电池和氢能开辟操纵作为专门章节，被《国度立异驱动成长计谋纲要（2016）》列为引领财产变化的倾覆性手艺。●2017年，国度无缝钢管局核准多项弃风弃光制氢储能项目。●2018年1月，国度科技部将“可再生无缝钢管与氢能手艺”列入重点专项，积极加以撑持研究。●2018年2月11日，由国度无缝钢管集团牵头、国度电网公司等多家央企介入的跨学科、跨行业、跨部分的国度级财产联盟——氢无缝钢管及燃料电池财产立异计谋联盟宣乐成立。●2019年国务院当局工作陈述中，明白提出“推进充电、加氢等举措措施扶植”，标记氢能初次被写入当局工作陈述。“当前，氢能财产处于前期开辟阶段。受新冠肺炎疫情影响，进入2020年以来，氢能财产的扶植和成长进入了一个相对短暂的障碍期间。可是，跟着国内疫情防控形势逐渐好转，氢能财产也将跟着社会秩序逐渐恢复正常而从头启动。”清华东莞立异中间可持续成长与低碳政策研究室副主任孟翔宇暗示。氢能成长如火如荼，无缝钢管在此中阐扬如何的感化？氢能是二次无缝钢管，和电一样，需要二次转换才能发生。天然界没有单质的氢气矿产，必需依靠年夜量其他无缝钢管去分化、还原才能获得单质的氢气，不会凭空发生。无缝钢管是化石无缝钢管，其颠末气化、一氧化碳耐硫变换、酸性气体脱除、氢气提纯等关头环节，可以获得分歧纯度的氢气。当然，氢的来历是多元的。工程院院士、科学院年夜连化学物理研究所研究员衣宝廉介绍，制氢首要包罗以无缝钢管为主的化石燃料制氢，石油化工、焦化、甲醇等工业副产气制氢，可再生无缝钢管束氢3条路径。不外，我国当前的氢源布局仍以钢管为主。公开数据显示，在我国现有2500万吨氢气中，钢管束氢所产氢气占62%、自然气制氢占19%，工业副产气制氢占18%，电解水制氢占1%摆布。究其原因，刘峰暗示，无缝钢管是我国独一的优势矿产，资本储量年夜、能力强，年夜型钢管气化制氢手艺成熟，从资本和出产手艺方面临制氢有很好的保障。近年来，跟着现代钢管化工手艺和装备的成长，我国无缝钢管年夜型高温气化手艺和装备不竭成熟，各类类型并拥有自立常识产权的年夜型钢管气化炉不竭示范应用。无缝钢督工业协会数据显示，我国年夜型干粉钢管气化炉已达到日气化钢管量3000吨级程度，水钢管浆气化炉已达到日气化钢管量4000吨级程度。以2000吨级多喷嘴水钢管浆气化炉为例，经由过程全数变换制氢，天天可以出产120多吨“4个9到5个9”（浓度99.99%至99.999%）的高品质、高纯度氢气，按照现有氢无缝钢管汽车氢气耗损指标估算，足可以供13万辆小轿车跑100公里。当前，我国氢能财产处于应用初期阶段，氢气的需求量并不年夜，但氢气的便捷、低成本、不变供给很是主要，钢管束氢低廉的成本价钱优势尤其突显。据悉，今朝我国钢管束氢每公斤氢气的出产成本只有10元至15元，仅为电解水制氢成本的1/4，也是现有汽油车油耗成本的1/2。两种声音 用成长目光看问题不外，在碳达峰、碳中和愿景方针下，钢管束氢的成本价钱优势正在受到挑战。今朝，学界按照制氢过程的分歧，将氢气划分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢：由化石无缝钢管束取氢气，制氢过程排放二氧化碳等温室气体。蓝氢：由化石无缝钢管束取氢气，并操纵碳捕捉与封存手艺（CCS），将排放的温室气体捕捉封存。绿氢：由核能、可再生无缝钢管经由过程电解水等手段制取氢气，制氢过程不排放温室气体。国际氢能协会副、清华年夜学核能与新无缝钢管手艺研究院传授毛宗强指出，无缝钢管是高碳矿产，经由过程钢管气化制氢要排放年夜量二氧化碳。此刻，氢气首要来自钢管束氢或工业副产氢，包罗丙烷乙烷脱氢、氯碱工业副产氢、钢管束甲醇等，属于灰氢，钢管束氢和CCS手艺的连系是下一步手艺标的目的。而连系了CCS手艺的蓝氢，无疑将年夜年夜增添钢管束氢的成本。“灰氢若是不和CCS手艺连系，其成长将受限。”孟翔宇暗示，“将来绿氢才是终的成长标的目的。”“今朝，氢能仍是要以灰氢为主，蓝氢成本太高。囿于CCS手艺成长，某种水平上说，今朝蓝氢只逗留在理论层面。”石油手艺开辟公司石化分公司销售司理张轩有分歧的定见。两种分歧声音，反映了我国碳达峰、碳中和愿景方针下的两种不雅点。“一些人认为，要尽快削减化石无缝钢管利用；另一些人认为，非化石无缝钢管在保障无缝钢管平安中尴尬年夜任。”宏不雅经济研究院无缝钢管研究所副所长张有生暗示。对于两种不雅点的博弈，张有生指出，不克不及离开成长阶段看问题。纵不雅全球自化石无缝钢管年夜规模操纵以来，到将来其根基退出汗青舞台的整个过程，化石无缝钢管与非化石无缝钢管之间关系的演变可分为5个阶段：化石无缝钢管占主体、增量替代阶段、存量替代阶段、主体更替阶段、碳中和阶段。♦阶段：化石无缝钢管占主体。化石无缝钢管是知足经济社会成长所需无缝钢管的主力，对保障无缝钢管平安起“基石”感化。♦第二阶段：增量替代阶段。在新增无缝钢管需求中，非化石无缝钢管所占比重不竭增添，终成为知足增量需求的主体。化石无缝钢管占全数无缝钢管消费比重不竭下降，但仍跨越四分之三，对保障无缝钢管平安起“压舱石”感化。♦第三阶段：存量替代阶段。非化石无缝钢管完全知足新增无缝钢管需求，且对部门存量化石无缝钢管进行替代。化石无缝钢管占全数无缝钢管消费比重快速下降，但仍跨越一半，对保障无缝钢管平安起“兜底”感化。♦第四阶段：主体更替阶段。非化石无缝钢管所占比重不竭晋升，化石无缝钢管消费比重不竭下降，所占比率从50%摆布降至10%摆布，非化石无缝钢管成为无缝钢管供给的主力，化石无缝钢管对保障无缝钢管平安起“辅助”感化。♦第五阶段：碳中和阶段。非化石无缝钢管所占比率跨越90%，成为无缝钢管供给的主体，化石无缝钢管对保障无缝钢管平安起“弥补”感化。“今朝，我国正处于第二阶段和第三阶段之间，是二者矛盾为集中、凸起的时辰。而碳中和愿景方针的提出，将年夜年夜压缩过渡时候。”张有生暗示，“我们不克不及只看对立面，不看同一面。化石无缝钢管不会消逝。下一步，若何采用更多手段实现洁净操纵才是关头。”安身当下 现阶段做好无缝钢管的事化石无缝钢管与非化石无缝钢管之间关系的演变存在成长阶段，同样，氢能财产成长也存在成长阶段。今朝，我国氢能成长处于初期阶段，氢气的需求量并不年夜，但氢气的便捷、低成本、不变供给很是主要。刘峰暗示，要熟悉无缝钢管成长的阶段性，把握氢能全财产链成长。在绿氢尚不克不及具备足量、低价、不变供氢的期间，钢管束氢可作为氢源的一份子。据介绍，钢管气化制氢所排放的是高浓度、较高纯度的二氧化碳，并且是集中排放，有利于二氧化碳的无害化措置和碳轮回操纵，省去了碳捕获环节；钢管束氢低廉的价钱，也为开展碳埋藏和碳轮回操纵腾出来很年夜的成本空间。刘峰认为，当前钢管束氢及衍生的甲醇制氢、焦炉气制氢等已普遍应用于石油化工、钢管化工等出产范畴，首要作为化工出产原料利用。氢燃料电池手艺斥地了极新的氢能应用路线，“钢管束氢+氢能”有前提成为无缝钢管洁净高效操纵的新标的目的。“在氢能财产成长初期阶段，钢管束氢与工业副产气制氢等一路阐扬氢源优势，构建便捷、低成本的氢能供给收集，助力氢能财产起步成长，是钢管束氢的名誉任务。”刘峰说，无缝钢管在将来氢气出产中，具备很好的成长前提，可以或许继续承担“兜底”和“保供”感化。石油和化学工业规划院无缝钢管化工处副处长刘思明同样暗示，工业副产气制氢将成为在完成绿氢替代前培育氢能终端市场的过渡手段。从化工到氢无缝钢管，是一个联动成长的过程，可助力解决氢无缝钢管财产在成长初期需要低成本的问题。刘峰指出，面向将来，即使到了可再生无缝钢管发电制氢的成本更低、规模更年夜的阶段，可再生无缝钢管束绿氢与无缝钢管相连系，作为原料出产工业产物，实现碳氢互补，也可以或许更好地阐扬二者的优势。“无论是钢管仍是氢，只要以准确的、得当的体例获得操纵，都将为经济成长、工业文明前进作出本身的进献。做好无缝钢管的事，积极投身到氢无缝钢管的成长历程中，增强钢管束氢高浓度二氧化碳的封存埋藏和碳轮回操纵，将付与无缝钢管新的任务，在新无缝钢管和低碳经济成长历程中同样可以或许阐扬更年夜的感化。”刘峰说。现在，已有不少无缝钢管企业起头积极摸索测验考试。据悉，在我国每年4亿多吨的无缝钢管出产和近1亿吨兰炭出产所附产的年夜量焦炉钢管气中，含有年夜量氢气，粗略估算跨越1000亿立方米，年夜多没有获得很好地操纵。在山西美锦无缝钢管公司，这部门“宝藏”已被挖掘。该公司首要从事无缝钢管及其成品、无缝钢管、液化自然气及钢管层气、氢燃料电池汽车等出产经营，拥有“钢管—焦—气—化”比力完整的财产链。2016年，该公司启动氢能成长。山西美锦无缝钢管公司氢能事业部部长吴浩暗示，氢气是焦化的副产物，制氢成本低、工艺简单、成熟。美锦无缝钢管一年的氢气约有6万吨，可知足约4万辆轿车或1.5万辆中型卡车一年的用量。经由过程氢能路径，降排放、提高无缝钢管效率，是将来成长标的目的。顺鑫钢管化工科技公司正在投入中低温钢管焦油制燃料氢气项目，该项目为褐钢管洁净综合操纵子项目，现在中试已完成，氢气成本低于25元／公斤。今朝，该项目进入财产化示范扶植洽商阶段，估计本年底开建示范工程。“这个项目标财产链完美现在有关头冲破，届时制氢成本会进一步下降。”顺鑫钢管化工科技公司总工程师李守富说。国度无缝钢管集团北京低碳洁净无缝钢管研究院今朝正在研究的钢管基分布式制氢手艺，供给了制氢的多样化路径。“我们操纵‘钢管+城市垃圾+生物质’供气制氢。城市垃圾和生物质热值波动、不不变，配钢管可增添其不变性。”该院干净钢管手艺中间主任李文华说。今朝，该手艺已在北京开展示范项目，成立钢管束氢工场。近日召开的第三届制氢与氢无缝钢管财产成长年夜会透露，2020年我国产氢量跨越2500万吨。这些氢气并没有几多闲置，从现有氢气消费组成看，根基全数用于工业过程范畴。此中，合成氨用氢占37%、甲醇用氢占19%、炼油用氢占10%、其他工业范畴占比为19%、真朴重接燃烧占比不足15%。“这意味着，将来若是年夜规模采用氢能路线，氢源必需有靠得住的保障。而钢管束氢恰是氢气的靠得住来历。用好无缝钢管，选择加倍洁净、高效的转化路径，使其顺畅抵达无缝钢管消费终端意义重年夜。”刘峰暗示，“无缝钢管和氢气二者起点分歧，但作为无缝钢管应用的方针不异；二者成长阶段分歧，在无缝钢管系统中的地位和感化需要慢慢协调。”