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派克汉尼汾:守护只此 “氢” 绿

日期:2022/11/07   来源:机电商报   
  摘要:作为运动和控制领域的先行者,派克汉尼汾可为绿氢制取与储运提供高品质产品与解决方案,帮助客户应对技术挑战,在绿氢赛道上占据主动权。

氢能是世界公认的清洁二次能源,是实现“双碳”目标的有效途径。近期,国家发展与改革委员会发布《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》,明确指出氢能是我国未来能源体系的重要组成部分,将氢能产业提升至战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。而绿氢因产自可再生能源、从生产到使用均零碳排放而备受青睐。据国际能源署预测,到2050年全球对氢气的需求将达到5.2亿吨,其中绿氢要占到约60%,绿氢产业正迎来发展热潮。作为运动和控制领域的先行者,派克汉尼汾(以下简称“派克”)可为绿氢制取与储运提供高品质产品与解决方案,帮助客户应对技术挑战,在绿氢赛道上占据主动权。

点对点助力   让氢气制备更高效

绿氢是指利用风能、太阳能等可再生能源制取的氢气,整个生产过程实现真正的零碳排放。目前,稳定、快速、大批量制取绿氢的技术路线主要为电解水。国内多地明确提出要实施“风光氢储”多能互补,推进风光等可再生能源大规模电解水制氢。

电解水制氢技术分为碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水3类,目前碱性电解水制氢大规模应用技术成熟,而质子交换膜电解水将是未来主流方向。在这两类制氢方法中,电解槽出来的电解液一路富含氢气,另一路富含氧气。氧气经气液分离装置处理后排放到室外,氢气则继续在分离装置内经过洗涤、冷却和干燥等流程,成为高纯氢气。

在电解过程中,制氢装置内的原料水会不断消耗。为确保水电解的连续进行,需定期向电解槽补充原料水。进入电解槽的原料水如未经过滤,其含有的颗粒杂质就会影响电解槽的性能和使用寿命,派克推出的XtreamPure系列过滤器在此时具备明显优势。

作为一款纳污量高的大流量液体过滤器,XtreamPure可高效过滤原料水中的颗粒杂质,使其水质符合要求,保护电解槽。XtreamPure选用直径达152毫米,长度可选(1016毫米、1524毫米)的大滤芯,以内进外出的过滤方向让杂质停留在滤芯内部,从而保持滤筒清洁。

从电解槽分离出来的氢气会携带水分、管垢等杂质,还需进行纯化。在这个过程中,派克卧式气体聚结器 Gemini PuraSep2可发挥大作用。

这是一款采用气体聚结技术的新型产品,配置两级滤芯,同时具备过滤和聚结功能,不仅可高效过滤氢气中低至0.3微米的固体颗粒和液滴,还可去除压缩后的氢气流中夹带的润滑油。与传统立式聚结器相比,它能更有效地处理大气量、高污染物含量的气体,其配套的PGC滤芯集过滤与分离功能于一身,客户无需再配置二级叶片或旋风管等除雾设备。

过滤后的氢气还会含有微量水分,派克旗下的干燥机通过变压吸附,可对氢气作进一步的干燥处理。它采用高品质吸附剂,吸附性好,气耗低、能耗低,耐磨损,可通过物联网远程监控系统进行远程监控。此外,派克旗下的Hyperchill冷水机可用于电解槽制氢系统,精准控制系统温度,还可带走电气设备产生的热量,为它们降温。冷水机采用独立温度控制器,控制精准、制冷效果好。

精密级仪表管阀件   让氢气储运更安全

氢能产业的爆发性增长,使得氢能储运成为决定成败的关键因素。现阶段常见的氢气储运方式为高压气态储氢,即将制备好的氢气压缩至高压气态形式,存储到储氢瓶,再通过长管拖车等工具运输至用氢点。

在这个过程中,由于氢气分子量小,在高压环境中极易发生泄漏,达到一定浓度时还易燃易爆。因此,确保氢气管路系统的安全可靠至关重要。此外,与压缩机连接的管路还要应对因压力波动而造成的振动,其耐压性能和抗振性也要足够优秀。

派克在氢气应用领域处于前沿地位,拥有数十年的经验,能为氢气管路提供安全可靠的A-LOK卡套接头、针阀及仪表管等高品质管路解决方案。

A-LOK双卡套接头通过EC-79认证,具有优秀的抗振性能和密封性能,可作为派克所有仪表阀的整体终端连接接口,以降低对螺纹部件的需求,减少管路安装的潜在泄漏点。这款接头采用派克硬化处理技术,在加强硬度的同时提高抗腐蚀能力,其临界点蚀温度(CPT)可高达 76摄氏度。

在氢气管路系统中,各种截止阀或止回阀必不可少,它们可以随时切断氢气或控制氢气流向,从而满足氢气下游系统的要求。派克推荐选用针阀作为氢气管路系统的开关阀,相较于球阀,针阀在氢气介质下密封性更好、使用寿命更长。派克可提供中高压等级的针阀,以适配不同氢气压力的管路系统。其中Autoclave高压阀通过ISO19880规范,阀杆及阀座经过改良能有效密封小分子气体,提升氢气系统使用安全,使用寿命超过同类产品40%。针对氢气介质应用场景,派克还对高压截止阀和单向阀的密封结构进行设计升级,满足用户对产品长期高压氢应用的密封等级要求。

打造一个无泄漏的管路系统,适用的仪表管功不可没。派克仪表管产品采用光亮退火和机械抛光工艺,圆整度和表面光洁度更高。仪表管各项指标均高于行业标准,与卡套接头连接更可靠。目前,派克的仪表级管路解决方案已成功应用于国内一家风氢储多能互补示范项目,深受客户认可与信任。

除了高压气态储氢,低温液态储氢技术也在迅速发展,被行业认为是未来氢气储运的趋势。为了更好助力液氢储运,派克在原有的深冷(-196摄氏度)阀门基础上,研发出多个系列的低温液氢阀,适用于压力高达5兆帕的液氢应用。

精准传控   让氢气压缩更可靠

在氢气储运过程中,氢气压缩的重要性亦不容忽视。拥有广泛运动与控制产品技术组合的派克,可为氢气压缩提供整套电液控制系统,该系统已成功应用在国内某客户的液氢储运项目中。

整套电液控制系统分为供油系统、控制系统和执行机构及软件,包含液压站、伺服油缸及伺服比例阀组、电气控制等组件。在液氢压缩过程中,油缸运动速度需要根据氢气的实际流量进行精准调节。油缸既要做快速往返运动,又要满足高精度定位。油缸在10厘米的单次行程里,每分钟往复次数高达140次,同时定位误差需控制在±0.5毫米之间。这意味着油缸必须在35~45毫秒之间完成加速或减速,才能实现精准定位。最终,派克通过全套控制系统解决了这一难题。

在控制系统中,派克针对高性能运动控制应用研发的轴控制器发挥关键作用。该控制器基于性能强大的中央运算处理器,在内部集成闭环液压轴控制功能,并支持CoDeSys环境下的二次开发编程,尤其适用于需要高速、高精度控制的电液应用场合。在本次应用中,轴控制器基于油缸位移传感器的反馈,实时监测油缸的运动位置,并通过伺服比例阀及时调整进入油缸的流量。

为了减少油缸运动阻力,派克选用一款低摩擦力伺服油缸,油缸上方装有D1FP伺服比例阀组。该阀采用新型 VCD 驱动器驱动,实现真正的伺服阀频率响应,在最大流量下仍具有优异的动态特性,适用于高精度的液压位移、压力与速度控制。它会根据轴控制器的“指令”实时调整进入油缸的油量,让油缸实现所需的运动速度和定位精度。派克还对油缸和比例阀做了防爆处理,技术团队也根据客户实际需求提供定制化的程序编程、调试与安装服务。这些举措更好地提升了客户体验,赢得客户的高度评价。

派克在氢能领域行业经验丰富,其拥有的卓越产品及解决方案远不止于此。无论是在氢气制取环节,还是在加氢站等储运环节,亦或者在氢能源车等应用领域,派克都能提供仪器仪表、流体连接件、液压、密封及过滤等高品质解决方案。这些解决方案在国内已得到成功应用,满足不同的氢能项目需求……可以预见,在绿氢这条新赛道上,派克必将大有作为。(刘    洋)