氫氣液化及輸送經濟性分析

馬思瑤，邱瑞玲，趙文忠，李進鋒

（中國石化工程建設有限公司，北京 100101）

1 氫氣液化技術

液氫具有儲存方便、儲氫密度大、單位質量熱值高等優點，是氫能應用的重要途徑。氫氣液化儲存是一種深冷的氫氣存儲技術，大致可分為利用焦耳-湯姆遜效應的簡易林德法和在此基礎上附加絕熱膨脹的方法，后者又可分為利用氦氣絕熱膨脹產生低溫來液化氫氣的氦氣逆布雷頓法，以及讓氫氣本身絕熱膨脹的氫氣克勞德法[1]。簡易林德法裝置簡單，運行可靠，但其能耗高、效率低、技術相對落后，不適合大規模應用；氦氣逆布雷頓法的氫氣液化系統復雜，能耗較高，在大型氫液化系統中尚未得到廣泛應用[2]。與簡易林德法相比，氫氣克勞德法的效率高出50%～70%，是目前大型氫氣液化裝置的基礎技術[3]。在實際應用中，需要根據制造難度、設備投資以及系統規模進行液化循環技術的合理選擇。

2 氫氣液化經濟性分析

2.1 裝置規模是影響液氫經濟性的首要因素

氫氣液化裝置按照生產能力一般分為小型、中型和大型，小型裝置產能一般在2.0 t/d以下，中型裝置產能為2.0～30.0 t/d，大型裝置為30.0 t/d以上。目前來看，簡易林德法投資低，技術簡單，多用于實驗室級別；氦氣逆布雷頓法效率優于簡易林德法，一般用于5.0 t/d 以下的裝置；克勞德法效率高，一般用于大規模液氫裝置。為分析液氫裝置的規模效應，分別選取規模1.5 t/d、5.0 t/d、30.0 t/d的液氫裝置，依據投資估算、公用工程消耗數據選擇適合的工藝技術，計算出3 種液氫裝置的液化費用（見表1）。……