平板玻璃行業(yè)生產(chǎn)需要更環(huán)保的氫氣

氫有望在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用，使玻璃工業(yè)脫碳。它與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生零排放的能量，而水是其唯一的廢物。它是一種無(wú)污染的燃料，可以從多種（可再生）能源中產(chǎn)生。此外，氫氣在平板玻璃（浮法）工業(yè)中用作錫槽保護(hù)氣氛，以防止氧氣進(jìn)入錫槽。這確保了玻璃的高質(zhì)量。

氫的來(lái)源盡管是一種清潔燃料，但氫氣不是自然資源，可以通過(guò)蒸汽甲烷重整(SMR)或電解等工藝獲得。這些過(guò)程不僅會(huì)產(chǎn)生碳排放。還有NOx和顆粒物(PM)。隨著環(huán)境審查的不斷加強(qiáng)，生產(chǎn)更環(huán)保的氫變得很重要。然而，并不是所有的氫都是相等的。不同的生產(chǎn)和運(yùn)輸選擇對(duì)氫氣的環(huán)境足跡有影響。這是因?yàn)?，在使用SMR時(shí)，仍然消耗甲烷，而在使用電解時(shí)，使用的是不可再生的電力。此外，由于內(nèi)燃機(jī)，運(yùn)輸氫氣會(huì)產(chǎn)生排放物。在選擇影響最小的氫氣時(shí)，應(yīng)考慮CO2、NOx和PM排放。目前，大規(guī)模制氫的工藝是SMR，而電解槽在該行業(yè)正逐漸流行起來(lái)。為了從SMR中生產(chǎn)氫，在催化劑存在的情況下，蒸汽與甲烷混合，生成H2和CO2，而電解槽的工作原理是用電將水分子分解成H2和O2。還有其他正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)，但還沒(méi)有準(zhǔn)備好用于工業(yè)用途。

氫的輸送方式除了氫氣的制造方法外，還應(yīng)考慮輸送方法。最好的解決辦法是通過(guò)管道;這將產(chǎn)生最少的排放。然而，用戶(hù)將始終需要在氫生產(chǎn)工廠(chǎng)附近。在大多數(shù)情況下，客戶(hù)將不得不用卡車(chē)運(yùn)送他們所需的氫氣或現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。運(yùn)輸氫氣需要大量的能源。這些氣體必須首先被壓縮或液化，以便卡車(chē)每次可以運(yùn)輸更多的氣體。此外，卡車(chē)的內(nèi)燃機(jī)也會(huì)產(chǎn)生排放物。在建立氫氣基礎(chǔ)設(shè)施之前，大部分氫氣將通過(guò)卡車(chē)運(yùn)送給客戶(hù)。然而，我們可以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)減少卡車(chē)運(yùn)輸。許多地區(qū)已經(jīng)建立了天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)。因此，通過(guò)擁有現(xiàn)場(chǎng)SMR或電解系統(tǒng)，我們可以利用該基礎(chǔ)設(shè)施并減少氫氣生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境問(wèn)題。為了公平比較供應(yīng)鏈，我們使用歐洲平均電力組合的排放量和天然氣排放量，以及通過(guò)Euro-5卡車(chē)向客戶(hù)運(yùn)輸氫氣。從排放數(shù)據(jù)可以看出，使用天然氣通過(guò)蒸汽甲烷重整生產(chǎn)的氫氣比使用電力生產(chǎn)氫氣更環(huán)保。與SMR工廠(chǎng)相比，當(dāng)前的電力組合排放量太大，產(chǎn)生更多的CO、NOx和顆粒物質(zhì)，即使包括柴油卡車(chē)排放也是如此。當(dāng)今最環(huán)保的解決方案是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)氫氣。它結(jié)合了低SMR排放，同時(shí)消除柴油卡車(chē)的排放。

污染分析

HyGear進(jìn)行了廣泛的研究，以量化不同生產(chǎn)和交付方式排放的污染物。這項(xiàng)調(diào)查的結(jié)果如圖1、2和3所示。

圖1生產(chǎn)每千克H2的CO2排放量

圖2

生產(chǎn)每千克H2的NOx排放量

圖3

生產(chǎn)每千克H2的顆粒物PM排放量但是，要使氫真正實(shí)現(xiàn)碳中和還需要進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)存必須得到進(jìn)一步發(fā)展，碳捕獲技術(shù)必須更加有效。二氧化碳的使用和儲(chǔ)存也必須成熟。在此之前，生產(chǎn)和供應(yīng)氫氣將產(chǎn)生大量污染物。歐洲的能源結(jié)構(gòu)每年的排放都更低。當(dāng)平均排放量低于186gCO2/kWh時(shí)，電解氫的CO2當(dāng)量排放量與SMR工廠(chǎng)相同。以目前的脫碳速度，這一時(shí)刻將超過(guò)2030年。因此，同時(shí)必須采取更具創(chuàng)新性的減排方式。

歐洲近年來(lái)的二氧化碳當(dāng)量排放量(g/kWh)。電解制氫的二氧化碳排放損益平衡上限與SMR工廠(chǎng)的排放量相當(dāng)。

HyGear為平板玻璃制造商提供的解決方案平板玻璃制造商使用氫氣和氮?dú)饣旌衔镒鳛殄a槽保護(hù)氣。由于雜質(zhì)的存在，這種氣體混合物被連續(xù)排放。因此，HyGear開(kāi)發(fā)了專(zhuān)為平板玻璃行業(yè)量身定制的Hy.REC，用于吸入排氣，分離顆粒物，然后去除氧氣。凈化后的氣體可以重新引入混合站或直接引入錫槽。通過(guò)回收氣體，不會(huì)消耗電力或天然氣等不可再生資源。每千克H2的排放量降至超低水平：每千克H2對(duì)應(yīng)0.20gCO2，0.28gNOx和0.01gPM。此外，該技術(shù)已被證明可以大大降低因氣體消耗量的大幅減少而導(dǎo)致的浮法玻璃生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)成本。圖1、2和3顯示了使用Hy.REC回收氫氣與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法產(chǎn)生的排放量的比較。最終，在綠色氫氣得以生產(chǎn)和交付之前，將Hy.GENIHyGear的現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)(通過(guò)SMR將天然氣轉(zhuǎn)化為氫氣)和Hy.REC串聯(lián)起來(lái)用于平板玻璃行業(yè)，將為減少向大氣中釋放有害氣體提供解決方案。這不僅是一個(gè)環(huán)保的選擇，而且是可靠的和