
氫是綠色經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵要素。當(dāng)下,幾乎沒有哪個(gè)行業(yè)能看到如此強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭, 世界各地都在如火如荼地開展研究、試驗(yàn)和測試。無論哪種技術(shù)將在未來得到大規(guī)模應(yīng)用,有一點(diǎn)是確定的:在氫能過程中,可靠的測量技術(shù)至關(guān)重要。即使在今天,VEGA 測量儀表也已經(jīng)為保障氫能各環(huán)節(jié)的安全性做出了重要貢獻(xiàn)。
在對 VEGA 產(chǎn)品經(jīng)理 Stefan Kaspar 和 Robin Müller 的采訪中,兩位講解了氫能相關(guān)應(yīng)用中的關(guān)鍵點(diǎn),并對物位計(jì)、限位開關(guān)、壓力變送器等測量儀表多種多樣的應(yīng)用可能作了介紹,同時(shí)他們還提到了令人期待的行業(yè)前景。
氫被認(rèn)為是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素。為什么?
Robin Müller:
氫是一種奇妙的元素。通過可再生能源產(chǎn)生的電力制取的氫是綠色的能源載體。在氫釋放能量時(shí),產(chǎn)生的“廢氣"只有水,它不會排放任何對環(huán)境有害的氣體。整條氫能產(chǎn)業(yè)鏈——從制氫到用氫——都可以實(shí)現(xiàn)碳中和。因此,氫能蘊(yùn)含巨大的潛力。
Stefan Kaspar:
氫的使用已經(jīng)有相當(dāng)長的歷史了。比如在化工行業(yè),氫在很多年來都屬于生產(chǎn)原料和中間產(chǎn)品。到目前為止,制氫的方式一般是對天然氣等化石燃料進(jìn)行蒸汽重整——這樣制得的氫叫作灰氫,因?yàn)檫@個(gè)過程中會產(chǎn)生大量 CO2。在環(huán)保領(lǐng)域愈發(fā)受到重視的,則是使用可再生能源制得的綠氫。通過加大對綠氫的使用,煉鋼廠或煉化廠這樣的能源密集型企業(yè)也能夠大幅降低碳排放。
可靠的測量技術(shù)在氫能相關(guān)應(yīng)用中起到什么作用?
Robin Müller:
綠氫的價(jià)格是非常高的,因?yàn)槟壳安捎玫纳a(chǎn)工藝成本相對高昂。因此,生產(chǎn)過程的高效性、安全性至關(guān)重要,尤其需要避免資源浪費(fèi)。測量技術(shù)有助于在制氫、運(yùn)氫、用氫等各個(gè)環(huán)節(jié)中,盡量減少這種寶貴能源的損耗。
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測量儀表具體用在氫能設(shè)施的哪些位置?
Stefan Kaspar:
在氫能的整條價(jià)值創(chuàng)造鏈上,物位和壓力儀表都能夠提升過程運(yùn)行的安全性。堿性電解槽是一個(gè)很好的例子,它有很多需要使用儀表的測量點(diǎn), 幾乎每個(gè)環(huán)節(jié)都需要可靠的物位和壓力測量數(shù)據(jù)——儲存電解液的堿箱、水和氧氣的管道、壓縮機(jī),以及暫時(shí)儲存氣態(tài)氫的儲氣罐。
Robin Müller:
無論是物位、限位、差壓還是壓力監(jiān)測,我們的測量儀表都對氫能設(shè)施的生產(chǎn)效率起到了決定性的作用。
在氫的測量中存在哪些挑戰(zhàn)?
Robin Müller:
在與氫相關(guān)的應(yīng)用中,氫滲當(dāng)然一直是關(guān)注的焦點(diǎn), 另外氫脆也是需要考慮的問題,特別是在高溫高壓下。我們的儀表在設(shè)計(jì)上也針對這兩個(gè)問題做了優(yōu)化,比如采用 316L 等耐腐蝕不銹鋼以及防滲漏的高壓連接件,使儀表可以滿足應(yīng)用的特殊要求,具備長期的測量穩(wěn)定性。
防氫滲:帶有涂層的測量膜片。
Stefan Kaspar:
在金屬測量元件上我們還額外提供鍍金涂層或鍍金鍍銠涂層, 目前沒有比這個(gè)更好的防氫滲方法了。
VEGA 測量儀表具體是如何勝任這些嚴(yán)苛測量要求的?
Stefan Kaspar:
腐蝕性介質(zhì)、高壓、極限溫度、充滿氧氣或氫氣的測量環(huán)境——這些都是我們的測量儀表必須應(yīng)對的挑戰(zhàn), 它們也確實(shí)勝任了這些要求。在物位測量上,在氫能應(yīng)用中備受青睞的主要是 VEGAFLEX 系列導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)和 VEGAPULS 6X 雷達(dá)物位計(jì)。即使是介電常數(shù)較小的介質(zhì)它們也能夠測量,并且易于清潔。當(dāng)儀表需要暴露在氧氣環(huán)境中時(shí)(例如電解槽),易清潔性非常重要。這兩款儀表符合全球通行的 ASTM G93 和 EIGA 33/18 標(biāo)準(zhǔn)。
Robin Müller:
壓力測量方面,根據(jù)應(yīng)用具體情況會使用不同的儀表。舉兩個(gè)例子:采用干式電阻應(yīng)變片的 VEGABAR 83 可以在壓力高達(dá) 1000 bar 的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定測量;VEGABAR 82 采用無填充油的陶瓷測量元件,可以耐受堿液等腐蝕性介質(zhì),具備很高的耐過載強(qiáng)度,是很多工藝過程理想的壓力測量解決方案。
只要提到氫,安全就是不變的關(guān)鍵詞。針對安全性需要做哪些考量?
Stefan Kaspar:
氫氣和氧氣混合會產(chǎn)生爆炸性氣體, 不過,制氫和運(yùn)氫過程的危險(xiǎn)性其實(shí)并沒有大部分人想象的那么嚴(yán)重。比如電解槽上會安裝通風(fēng)裝置,一旦氫氣出現(xiàn)意外泄漏,通風(fēng)裝置就會將氫氣排向外界,避免氫氣和氧氣的混合氣體達(dá)到爆炸極限。盡管如此, 在與氫相關(guān)的應(yīng)用中,安全還是第一要?jiǎng)?wù)。因此,我們用于氫能應(yīng)用的儀表都具備防爆和 SIL 認(rèn)證。
未來氫能有哪些發(fā)展趨勢?
Stefan Kaspar:
目前有很多激動(dòng)人心的項(xiàng)目都在進(jìn)行中,未來哪種技術(shù)會真正投入應(yīng)用還需要拭目以待?,F(xiàn)在位于研發(fā)一線的,是一些本身就需要使用氫氣的行業(yè),比如化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等。很多企業(yè)都在投資建設(shè)自己的電解槽,收集一手經(jīng)驗(yàn),但它們現(xiàn)在能滿足的用氫需求只是一小部分。各種國家資助項(xiàng)目也正在世界各地開展。對于那些氫能尚未得到廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域,比如將氫作為集卡或者火車的動(dòng)力能源,這些領(lǐng)域的后續(xù)發(fā)展也令人期待。
Robin Müller:
現(xiàn)在還有一個(gè)熱點(diǎn)問題是跨國運(yùn)輸。氫氣在風(fēng)能、光能等可再生資源充足的國家制備后,如何運(yùn)輸?shù)绞澜绲钠渌貐^(qū)?對于運(yùn)輸而言,是液態(tài)氫更好,還是轉(zhuǎn)換為氨、合成燃料 E-fuel 或者甲醇更好?答案可能要在 10 到 20 年后才能揭曉。但有一點(diǎn)是肯定的:我們的儀表是理想的測量解決方案。
VEGA是一家生產(chǎn)物位、限位、壓力和密度測量儀表的全球制造商,并提供將儀表整合到過程控制系統(tǒng)中的設(shè)備和軟件。VEGA在全球擁有2,400多名員工,60多年來,VEGA為各類應(yīng)用場合的測量難題提供了解決方案,包括化工和制藥設(shè)備、食品加工、飲用水供應(yīng)、污水處理、垃圾填埋、采礦、發(fā)電、鉆井平臺、船舶、航空,等等。
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