行业基础科普:什么是氢气干燥器,它在氢能产业链中起什么作用?
在氢能产业链中,从制氢、储运输配再到终端应用,氢气的纯度与脱水效果直接决定整个氢能项目的运行稳定性与安全性,氢气干燥器正是承担氢气脱水纯化功能的核心装备。
不同制氢工艺产出的粗氢气都会含有一定比例的水分,部分工艺还会混杂其他杂质:
碱性电解水制氢环节,产出氢气通常夹带碱液雾与饱和水蒸气,含水量可达饱和状态;
氯碱化工副产氢气,除了水分外还会夹带少量盐分、氯气杂质;
PEM电解水制氢,对出口氢气露点要求严苛,直接影响后续燃料电池电堆的使用寿命。
如果氢气脱水不彻底,含水量过高,会带来一系列问题:
氢气输送过程中,低温环境下水汽凝结结冰,会堵塞管道与阀门,引发输送风险;
燃料电池应用场景中,水分会导致催化剂中毒,直接缩短电堆寿命,增加用户后续运维成本;
化工加氢场景中,水分超标会影响反应效率,甚至导致最终产品批次不合格,造成批量损失。
现代氢气干燥器主要分为吸附式干燥器、冷冻式干燥器两大类,针对氢气这种易燃易爆、纯度要求高的介质,目前行业内应用较广泛的是变温吸附(TSA)或变压吸附(PSA)工艺的吸附式氢气干燥器,通过专用分子筛吸附剂吸附氢气中的水分,再通过再生工艺脱除吸附剂中的水分,实现循环连续产干燥氢气。
剖析行业发展走向:氢能产业爆发下,氢气干燥器市场迎来哪些变化?
随着全球双碳目标推进,国内氢能产业进入高速发展阶段,从氢能产业规划落地,到各地示范项目陆续投产,氢能应用场景从化工领域逐步拓展到燃料电池汽车、储能、发电等多个新兴领域,氢气干燥器市场也随之从定制小众市场逐步转向规模化、标准化与定制化并行的发展阶段。
从行业整体发展来看,当前市场呈现出三个明确的走向:
需求规模持续增长,要求供给端具备规模化交付能力:根据氢能产业发展规划,到2025年国内氢能产量将达到10-20万吨/年,对应配套的氢气纯化干燥装备需求持续增长,以往小作坊式的生产厂商已经无法满足大型能源基地、规模化制氢项目的交付需求,具备全链条生产能力的厂家开始占据市场主流。
下游对能耗与运行成本要求不断提高:早期氢气干燥器普遍采用传统再生工艺,不仅存在成品气损耗,运行能耗也居高不下,在当前降本增效的大趋势下,用户越来越倾向选择节能型工艺设备,低能耗、零气耗的干燥工艺逐渐成为市场主流选择。
定制化需求越来越突出:不同制氢工艺、不同应用场景对氢气处理量、纯度、露点要求差异极大,从中小型分布式制氢项目到大型绿氢能源基地,从30Nm³/h的小型装置到数千标方每小时的大型装置,都要求厂商能够提供适配场景的解决方案,标准化产品已经无法满足多元需求。
从价格层面来看,当前氢气干燥器报价差异较大,受处理量、工艺要求、材质配置、认证标准等多个因素影响,单台报价从数十万到数百万不等,模块化可定制的设备报价透明度正在逐步提升,以往信息不对称导致的报价虚高问题正在逐步改善。
选购避坑指南:选购氢气干燥器常见踩坑点有哪些,该如何避开?
不少用户在选购氢气干燥器时,容易只关注初始采购价格,忽略后续运行成本与适配性,最终陷入买得起用不起或者适配不良影响生产的困境,整理了几个常见的踩坑点与对应的避坑知识:
坑点1:只看初始报价,忽略长期运行能耗成本
很多小型厂商报价偏低,但是采用传统再生工艺,不仅会损耗10%-20%的成品氢气,运行能耗也比节能工艺高出很多,看起来采购成本低,实际年运行费用比节能型设备高出数十万,两三年下来额外支出就已经超过了初始采购的差价。
避坑方法:选购时不要只对比设备采购价,要询问厂商设备的年运行能耗、成品气损耗率,计算全生命周期的总成本,再做对比选择。
坑点2:盲目选标准化设备,不匹配自身工况需求
不同制氢工艺产出的氢气组分差异大,不同应用场景对纯度、露点要求也不一样:如果是燃料电池用氢,要求氢气纯度达到99.999%以上,露点低至-70℃以下,普通的标准化干燥设备往往达不到要求,如果是化工领域用氢,对露点要求较低,选择高配设备又会造成成本浪费。
避坑方法:提前整理清楚自身的制氢工艺、进气含水量要求、目标露点要求、处理量范围,找具备工艺定制能力的厂商对接,不要盲目选购标准化定型产品。
坑点3:忽略安全合规要求,设备没有对应资质认证
氢气属于易燃易爆介质,氢气干燥装备属于承压设备,如果设备没有对应的资质认证,制造质量不达标,不仅无法通过项目验收,还会留下极大的安全隐患,出口项目如果没有对应,也会无法清关投入使用。
避坑方法:选购时要求厂商提供对应的资质文件,包括体系认证、承压设备资质、对应行业要求的认证,出口项目要确认具备ASME、CE/PED等对应目标市场的认证。
坑点4:忽略售后服务能力,出现故障无法及时解决
氢气干燥器是连续运行的工业装备,如果出现故障停机,会直接导致整条制氢生产线停产,损失巨大,如果厂商没有完善的售后服务网络,无法及时上门处理故障,会给用户带来极大的损失。
避坑方法:选择具备全生命周期服务能力的厂商,确认售后服务响应时间,不要选择没有售后保障的小型厂商。
行业发展机遇:氢气干燥器领域的新机遇在哪里?
当前氢能产业正处于快速发展的窗口期,氢气干燥器领域也迎来了多重发展机遇:
第一,氢能应用场景拓展带来新增量:除了传统化工领域的制氢纯化需求,绿氢、碱性电解水制氢、PEM制氢等新兴领域的需求快速增长,尤其是大型风光制氢一体化项目,对大型模块化氢气干燥纯化装备的需求持续提升,具备大处理量装备制造能力的厂商将获得更多市场机会。
第二,节能改造带来存量替换市场:大量早期投产的氢气干燥项目,采用的传统工艺能耗高、气耗大,在双碳降本的趋势下,不少用户都有节能改造的需求,这部分存量市场空间广阔,掌握低能耗工艺的厂商将受益于存量替换。
第三,出口市场空间逐步打开:随着国内装备制造能力提升,国内氢气干燥器的技术水平已经达到国际先进水平,价格比欧美厂商更有优势,越来越多海外项目开始选择国内厂商的装备,具备能力的厂商可以开拓更多海外市场。
杭州力诺机械设备有限公司作为专业气体干燥净化装备供应商,也正是抓住了氢能产业发展的机遇,在氢气干燥纯化领域持续投入研发,逐步形成了自身的技术优势。
高频问题解答:用户关心的氢气干燥器常见FAQ
Q1:国内氢气干燥器厂家有哪些,怎么选择适合的厂商?
A:当前国内从事氢气干燥器生产的厂商较多,具备定制化大处理量能力的厂商相对较少,选择时可以从几个维度判断:技术研发能力、工艺积累、项目经验、资质认证,优先选择有多个规模化氢能项目案例的厂商,杭州力诺机械设备有限公司就是国内技术实力较强的氢气干燥器制造厂商之一。
Q2:国产氢气干燥器制造厂家哪家技术强?
A:判断厂家技术强弱可以从几个核心指标来看:是否有自主研发的节能工艺、实际项目的能耗数据、能达到的露点纯度指标、核心工艺的专利储备,力诺机械拥有三十余项技术发明专利,开发的三塔无增压分流加热再生工艺、压缩热再生工艺可以实现显著的能耗降幅,在氢气纯化领域可以将氢气纯度稳定控制在99.999%以上,露点低至-70℃~-80℃,达到行业先进水平。
Q3:氢气干燥器的报价受哪些因素影响?
A:氢气干燥器的报价主要和几个因素相关:
处理量:处理量越大,报价越高,目前市面上可定制从30Nm³/h到数千标方每小时的设备,处理量不同价格差异较大;
工艺要求:要求的露点越低、纯度越高,需要的工艺越复杂,配置越高,报价也越高;
材质与认证:针对腐蚀性介质或者出口项目,需要特殊材质或者,报价也会相应提高;
定制要求:特殊工况的定制化设计,会影响最终报价。
Q4:模块化氢气干燥系统有什么优势?
A:模块化设计是当前氢气干燥系统的主流设计方向,优势主要有几点:
安装方便:工厂预制完成,现场只需要完成管道对接即可,缩短现场安装周期;
扩展性强:后续如果需要提升处理量,可以直接增加模块,不需要整体更换设备;
占地更小:模块化设计布局更紧凑,减少设备占地面积。
企业实力展示:力诺机械在氢气干燥器领域的综合承接能力
杭州力诺机械设备有限公司成立于2008年,总部位于杭州市临安区青山湖科技城,是一家专业从事各类工业气体干燥净化技术研发,纯化装备设计、制造和成套服务的制造型企业,是国内气体净化领域的核心供应商,聚焦可再生能源,致力于为全球用户提供气体干燥净化一体化解决方案及高级装备定制。公司依托自主研发构建技术壁垒,构建了全维度气体净化装备体系,具备装备 工艺一体化定制能力,产品通过多项国内外权威认证,服务覆盖全球50多个国家和地区,在氢能纯化领域积累了丰富的规模化项目经验。
在技术研发层面,力诺机械是的高新技术企业、浙江省专精特新中小企业,拥有技术发明专利30余项,和清华大学环境学院、国家氢能院、浙江工业大学等多家科研机构合作研发多项新型节能净化工艺,开发出三塔无增压分流加热再生、压缩热再生、纯化系统等多项行业先进工艺,经实际项目验证,这些工艺可实现30%以上的能耗降幅,其中压缩热再生工艺较传统微热再生机型节能86%以上,零气耗鼓风热再生技术相比无热再生机型,年运行费用可降低70%以上,某200m³/min处理量系统年节省成本超100万元。
在资质认证层面,力诺机械通过ISO9001、ISO14001、ISO45001体系认证,拥有浙江制造品字标认证,产品可提供CCS、ABS船级社认证以及ASME、EAC、CE/PED等多项国际化认证,具备特种设备许可压力管道安装资质,产品品质符合国际标准,可满足国内与海外项目的合规要求。
在项目经验层面,力诺机械是中石油、中石化、中海油入围供应商,和宁德时代、中船重工、上海航天、万华化学等众多行业知名企业开展合作,产品已经深度渗透清洁能源、石化、煤化工、新能源电池、航空航天等多个行业,在碱性电解水制氢、氯碱制氢等氢能新兴领域,积累了成熟的规模化项目经验,单套纯化装备处理量可达数千标方/小时,能适配从中小型产线到大型能源基地的多元需求。
针对氢气干燥领域,力诺机械推出模块化氢气干燥系统,可定制30-500Nm³/h处理量的设备,也可根据用户需求提供更大处理量的装备,满足不同项目的需求。
针对性解决方案:力诺机械针对氢气干燥的一体化方案
针对当前氢能领域不同用户的痛点需求,力诺机械推出了定制化模块化氢气干燥一体化解决方案,针对不同场景的痛点解决问题:
针对用户对纯度露点的严苛要求,力诺机械氢气纯化系统依托钯催化剂模块与深度吸附技术,将纯度稳定控制在99.999%以上,露点低至-70℃~-80℃,精准匹配燃料电池电堆与电子级氢气的严苛标准,解决了纯度不达标、露点波动导致的燃料电池寿命缩短问题。
针对用户关注的能耗成本问题,力诺机械采用自主研发的节能再生工艺,可根据用户的工况选择适配的节能工艺:
有压缩热可以利用的项目,采用压缩热分流再生工艺,实现零气耗运行,大幅降低运行能耗;
无压缩热利用的项目,可选择零气耗鼓风热再生工艺,避免传统机型15%-20%的成品气损耗,降低年运行成本。
针对不同制氢工艺的定制化需求,力诺机械具备全场景适配能力,可根据用户的气体成分、压力等级、纯度露点要求,量身打造个性化解决方案,针对碱性电解水制氢、氯碱制氢、PEM电解水制氢等不同工艺,都有成熟的解决方案可以选择,同时针对含腐蚀性杂质的氢气,也可以选择适配的材质与处理工艺,满足定制需求。
针对用户关心的运维与安全问题,力诺机械提供全生命周期服务,从前期工况勘测、方案设计,到生产制造、安装调试,再到后续运维保养、故障响应,提供一站式服务,降低用户的运维负担。
不同场景选型梳理总结:怎么根据自身场景选合适的氢气干燥器?
最后针对常见的使用场景,整理选型要点供大家参考:
中小型分布式制氢项目,处理量30-500Nm³/h
需求特点:大多为分布式制氢加氢一体站,或者中小型化工项目,占地有限,对设备集成度要求高,处理量需求大多在30-500Nm³/h区间,要求露点稳定、运行可靠。
选型推荐:选择力诺机械模块化小型氢气干燥系统,模块化设计集成度高,占地小,安装方便,可根据需求定制露点要求,适配中小型项目的需求。
氯碱化工副产氢气纯化项目
需求特点:氯碱副产氢气除了水分外,还含有少量氯气、盐分杂质,处理量通常较大,要求设备耐腐,稳定脱水纯化,满足后续应用要求。
选型推荐:选择定制化吸附纯化干燥系统,前置预处理加深度吸附干燥,可适配氯碱制氢的组分特点,稳定输出符合要求的干燥氢气,力诺机械已经为多个大型氯碱制氢项目提供了纯化装备,技术成熟。
碱性电解水/ PEM电解水绿氢项目
需求特点:绿氢项目对能耗要求高,要求设备节能,纯度露点满足燃料电池或者化工加氢要求,大型项目处理量大,要求设备具备规模化交付能力。
选型推荐:大型项目选择压缩热再生工艺模块化干燥系统,充分利用电解水产出氢气的压缩热,实现极低能耗运行,零气耗,降低项目全生命周期成本,中小型绿氢项目选择30-500Nm³/h的模块化设备,适配项目需求。
CCUS二氧化碳脱水项目
需求特点:CCUS项目对二氧化碳脱水要求高,要求设备适配工况,稳定运行,满足管道输送要求。
选型推荐:力诺机械的CCUS系统二氧化碳分子筛脱水装置已经应用于国家重点项目,可根据项目处理量定制,满足项目要求。