氢能峰会强调了氢气压缩领域的挑战和机遇

脱碳——无论是立法推动还是公司 ESG 目标推动——意味着氢气的生产和运输可能成为 COMPRESSORTech2 领域日益重要的组成部分。

但据COMPRESSORTech2氢能峰会的演讲者称，关于如何最佳利用氢气及其对从冶金到阀门性能等各个方面的影响，仍然存在许多未知数。此次峰会于4月下旬在休斯顿举行，吸引了来自包括bp、阿特拉斯·科普柯、库克压缩、都福精密部件等在内的多家公司的140多名与会者。

峰会演讲

主题演讲

Enbridge Gas Inc. (EGI) 的输气运营和维护工程经理 Jeff Falkiner 在会议伊始发表了主题演讲，重点介绍了将天然气资产重新用于混合氢气服务的关键工程要素。

Falkiner负责EGI储能和输电运营中所有压缩和辅助设备的工程支持，其中包括超过80万马力的设备组合。目前，他主要参与氢气对压缩设备的影响评估及其适用性研究。

福克纳谈到了EGI的一些氢能项目，包括位于加拿大安大略省马卡姆的氢能混合项目——这是北美第一个此类项目。

这项耗资 520 万美元的试点项目是与康明斯公司合作开展的，于 2018 年启动，旨在通过将该省的剩余电力以纯氢气的形式储存起来，直到需要时再使用，从而帮助平衡安大略省的电力供需。

从 2022 年 1 月开始，该设施生产的氢气被注入到 Enbridge Gas 现有天然气系统的一部分中，为 Markham 的约 3,600 名客户提供服务。

他指出，公司需要制定一套专门的运营和完整性管理方案，以跟踪和量化管网的安全性和可靠性。公司甚至还为应急人员开发并提供了培训课程，以便他们了解如何处理混合天然气。

下午的主题演讲由雅各布·萨莱茨基 (Jacob Saletsky) 发表，他是一位工程师，在俄克拉荷马州塔尔萨市为威廉姆斯新能源风险投资集团提供支持。萨莱茨基负责支持以现有天然气收集、加工和输送资产脱碳为中心的项目的开发和执行，他还参与了氢能、氨、碳捕获、可再生天然气、余热回收和公用事业规模太阳能等能源转型技术的研究。

他指出，像氨和甲醇这样的氢基燃料比其他碳减排途径（如碳捕获或电动驱动技术）具有优势。

他还谈到了最近在怀俄明州对一台老式库珀6V-250往复式发动机进行的实地测试。测试中，在发动机燃料中添加了不同比例的氢气（最高达30%），以研究其对一氧化二氮、二氧化碳、甲烷、氮氧化物和其他污染物排放的影响。

在发动机扭矩达到100%时，与纯天然气相比，30%氢气混合燃料可使氮氧化物排放量减少近25%，甲烷排放量减少约12%。测试期间唯一增加的污染物是氮氧化物。但萨莱茨基表示，无需升级发动机，可以通过进一步稀释燃料来降低氮氧化物排放量，但这种降低是有极限的。

峰会的其他演讲嘉宾涵盖了广泛的主题，探讨了氢能及其对气体压缩技术的影响。鉴于氢能预计将在未来的能源结构中发挥关键作用，对于气体压缩行业的各个环节从业人员而言，本次峰会都是不容错过的盛会。

压缩机类型

Sundyne公司PPI产品总监Peter Roth谈到了不同类型压缩机在氢气应用中的优缺点。例如，离心式压缩机可以处理非常大的气体流量，适用于管道输送、循环和干燥等应用，但缺点是其压力比适中。隔膜式压缩机不会向大气泄漏氢气，但并不适用于大流量应用。往复式压缩机可以处理更大的气体流量，但由于活塞采用油润滑，可能会造成气体污染。

除了 Sundyne 之外，他还曾与西门子能源、劳斯莱斯能源系统和 MAN 涡轮柴油机公司合作过。

下午的主题演讲由雅各布·萨莱茨基 (Jacob Saletsky) 发表，他是一位工程师，为威廉姆斯位于俄克拉荷马州塔尔萨的新能源风险投资集团提供支持。

埃利奥特集团高级销售工程师玛丽贝丝·麦克贝恩谈到了为满足氢气的生产、运输和储存需求，管道和加氢系统基础设施可能受到的影响。首先，要获得与天然气相当的能量，需要更高的氢气流量。这可能会影响所需的压缩站数量，或者至少会影响输送更大体积氢气所需的能源。

总的来说，氢气从生产到运输的压缩要求基本相似，需要增压装置、管道运输压缩机、储存压缩装置，可能还需要加氢站泵或压缩机。

麦克贝恩目前负责北美和南美的工程产品市场，其中包括液化天然气压缩机、管道运输、下游/炼油厂压缩机以及氢气和二氧化碳应用。

Burak Bekisli 和 Paul Modern 探讨了高压无润滑氢气往复压缩所面临的挑战。Bekisli 是 Dover Precision Components 的材料工程总监，Modern 是 Cook Compression 的阀门和流量控制产品首席工程师。他们的演讲讨论了氢气压缩面临的一些挑战，并通过案例研究阐述了解决这些问题的方法。

报告指出，氢能市场正在不断发展，其主要驱动力是脱碳目标。许多人将氢能视为一种优良的能源载体和储存介质。

往复式压缩的新应用包括储能和运输、加氢以及管道输送。众所周知，氢气本身难以密封，为了最大限度地减少潜在的泄漏途径，成品的加工精度和公差至关重要。

他们还深入研究了聚四氟乙烯（PTFE）基材料在氢气应用中的局限性，指出它们在高压下不太适用。

实地测试

库珀机械服务公司的乔丹·史密斯和汉斯·马修斯在演讲中重点介绍了该公司在其燃气发动机中使用氢气的实验，以及对一台使用 30% 氢燃料混合物的大口径低速整体式发动机进行的现场测试。

他们指出，氢气的火焰传播速度很快——大约是甲烷的 10 倍——因此需要延迟点火时间以避免爆震。

该公司与南方之星天然气管道公司合作，对一台库珀-贝塞默GMVH-12一体式发动机压缩机进行了现场测试。迄今为止，测试结果令人满意，未经改装的大缸径二冲程发动机能够处理体积分数约为30%的氢气。

他们还发现，即使少量氢气添加到燃料混合物中也能减少排放。他们发现，氢气对一氧化碳减排的作用是2倍，对甲烷减排的作用是1.5倍。添加氢气还能提高发动机的热效率和燃烧质量。

不利的一面是，氮氧化物排放量的增加需要采取缓解策略，二氧化碳减排与碳减排的比例不足1:1。此外，随着氢气用量的增加，燃料消耗量也会增加。

马修斯于1991年加入天然气管道和压缩行业，在泰纳科公司从事工程、维护和分析工作九年后，于2000年加入霍尔比格公司。在霍尔比格，他晋升为高级副总裁兼工程服务（HES）团队总经理。HES于2020年被库珀公司收购。

史密斯是库珀机械服务公司负责可持续发展和新兴技术的副总裁。他在压缩机行业拥有20年的从业经验，曾在卡梅隆公司专门从事大型发电和燃气压缩机的减排技术设计。他曾担任工程和销售管理职务，并在科罗拉多州获得了注册工程师（PE）资格认证。

西门子能源技术与创新集团高级关键专家乔尔·桑福德与西门子能源往复式压缩机工程集团高级关键专家史蒂夫·查伊科斯基进行了交谈。

双方探讨了阀门性能，这是往复式压缩机可靠性和效率的关键因素。他们指出，尽管氢气在某些市场才刚刚开始受到关注，但这种气体已在许多行业应用了几十年。西门子的Magnum阀门于1997年首次应用于氢气领域，其设计能够承受高压差和高压排放，并可用于压缩的各个阶段。

他们展示了一个关于美国某炼油厂氢气压缩机的案例研究。2000年至2002年间，该炼油厂的21台压缩机（50个气缸连续运行）平均每年发生16次阀门故障。为了避免计划外停机，该公司只需安排一组机械师每三到四周更换一次阀门即可。

炼油厂沿用原有的压缩设备，于 2003 年安装了 Magnum 阀门，到 2007 年，大部分气缸都安装了 Magnum 阀门。阀门故障次数下降到平均每年两次。

个人退休账户的影响

技术报告结束后，与会代表们听取了题为“能源基础设施格局的变迁”的小组讨论。Worley公司氢能战略与增长总监Noureen Faizee、西门子能源公司销售与业务发展经理Luiz Soriano以及NEA集团美洲氢能经济销售与产品经理Patrick McCalley参与了讨论。

与会专家讨论了《通胀削减法案》对替代能源资本投资的影响，以及这可能对氢气压缩技术意味着什么。《通胀削减法案》为氢气生产提供税收抵免，即所谓的“45V”税收抵免，用于补贴清洁氢气生产投资或氢气生产本身。随着氢气生产生命周期排放量的减少，45V税收抵免的金额也会增加。

短期内，碳捕获与封存税收抵免政策的提高（即所谓的“45Q”抵免）也可能对减少氢气生产相关的排放产生显著影响。一些人认为，《工业改革法案》（IRA）中的税收抵免已经足以使采用碳捕获与封存技术的天然气制氢与目前不采用碳捕获与封存技术的制氢方式具有竞争力。

COMPRESSORTech2 计划于 2024 年 4 月在休斯顿地区举办另一场氢能峰会。