今天关于氢(H2)的重点是提高生产档次，以满足净零排放目标和即将需要的巨大需求，但实现这一目标的一个主要因素是我们将如何推动H2通过网络到达最终用户?
根据气体对气候在美国，69%的欧洲现有天然气网络可以重新利用，使其适合(纯)氢2交付。对输油管道设计和再利用的要求2服务对于安全高效地将氢气从生产者运输到用户具有全球重要性。伍德参与了支持H2通过研发(R&D)和各种项目，以及与行业机构和代表的大量合作，以解决加速能源转型的技术挑战。亚搏官网app登录入口伍德氢管道工作组负责人Callum Peace分享了伍德团队正在领导的创新工作，以帮助理解新的和重新使用的氢管道的可行性2供应。
天然气基础设施是经济的支柱，因为没有这一关键的能源基础设施，城市、家庭和工业将无法运转。这和H有什么关系2？移动H2最终用户需要许多关键组件才能使能源部门蓬勃发展。这些组件从管道、压缩站和阀门，到计量站和城口站，使天然气运输到最终用户。在所有这些情况下，管道构成了大部分基础设施，并在一系列规范下设计和操作，以确保运输的安全和效率。
建立H2经济方面，氢气生产者需要连接到用户，最佳的运输解决方案是通过现有的天然气基础设施，因此重点是移动氢气。有许多全球项目在研究这种情况，其中之一是欧洲氢骨干(EHB)，这是一个合作项目，估计总投资为500 - 1000亿美元，涉及欧洲的主要传输运营商，并设想将网络扩展到appx。到2040年有39700公里的氢管道。这将通过增加12,300公里的高铁来实现2管道，剩余69%(27400公里)的网络由重新使用的天然气管道组成。
适合的目的
目前，已经在高级别评估一级开始了关于重新利用现有基础设施的潜力的各种战略项目，但很少共享技术数据或分析。因此，Wood启动了我们自己的研发计划，审查现有的国际陆上和海上管道规范和标准，以了解它们对H2交付和评估重新使用这些管道的真正可行性。H的运输2但与天然气和液体相比，可获得的H的数据较少2．虽然指导方针与H2确实存在，他们要么在材料和安全问题上采取保守的方法，要么完全忽视它们。这与2000年代早期的二氧化碳管道设计方案有相似之处，但直到最近才制定或更新了具体的规范。
到目前为止，只有一个代码(ASME B31.12)处理H2具体材料要求如脆化和断裂韧性退化。因此，它目前被认为是H2管道行业。该规范允许采用一种灵活的设计方法，可以设计各种钢等级的新管道和改造管道。
ASME B31.12代码提供了两个选项;选项A适用惩罚性的设计限制，而选项B允许高质量的材料和增加的设计因素(只有在通过测试的H2环境)。
通过我们的工作，我们已经确定了哪些国际规范和标准需要更新，以适用于新的和重新使用的H2管道，因为它们目前的形式不允许最佳实践设计。
可行性
在设计符合ASME B31.12选项B的管道时，存在材料和测试方面的挑战，高设计系数和高材料等级。这适用于新管道的建设，但更适用于对现有管道的重新利用，因为它们是由材料建造的，并没有指定所需的材料要求来承受H2挑战。
对天然气管道进行改造，使其适合H2对于现有管道和焊缝的可接受性，将通过审查现有文件、在线检查和必要时对代表性管道和焊缝进行测试来评估，以确认符合规范的硬度限制。现有基础设施焊接和材料数据的可用性将具有挑战性，更强调破坏性测试和在线检查。应该注意的是，即使在应用方案A时，在将管道重新用于H之前，仍可能需要在氢环境中进行断裂力学测试，以确认检测到的任何缺陷或硬度偏差高于规范限制的可接受性2服务。
显示的值
案例研究已经调查了重新利用钢铁陆上和海上管道为H2服务。研究课题包括规范天然气最小壁厚要求和H2最大允许工作压力(MAOP)随着H的变化而降低2(ASME B31.12选项A)。如果从天然气(NG)改为H2，陆上和海上管道的MAOP可能会下降，根据ASME B31.12选项A的符合性，可能会导致评级分别下降29%至38%和37%至54%。
典型的海上壁厚不受压力控制，这就是重新使用时MAOP增加的原因。案例研究中没有涉及到的其他考虑因素包括纵向应力、自由跨度和疲劳风险，尤其是海上管道。需要注意的是，如果可以对ASME B31.12选项B进行再利用，则MAOP几乎不会降低。
管道能源容量降额
出于实际原因，必须评估改变用途对通过用氢气取代天然气向最终用户提供的总能源的影响2．氢作为一种能量载体，其质量能量密度是最高的;H的基于质量的能量密度2大约是甲烷或天然气的两到三倍，但氢气的体积能量密度相对较低。因此，在实际运输中，H2应该保持尽可能高，为最终用户提供最多的能量。降低MAOP值不仅会降低可用压力(进而降低流量)，还会降低输送流体的质量密度。这使得通过管道向终端用户传输的能量更少，可能无法满足需求。
伍德进行了一系列计算，在不同情况下使用基本模型对两种能量载体进行了比较。通过对比天然气和H2的能量流和管道容量，发现在保持MAOP的情况下，管道改造的能量流率可达70-80%左右。然而，MAOP的降级可以将可实现的能量含量降低到50-60%。如果考虑到其他操作限制，如流速(例如，由于管道的历史、过去操作中固体/液体的残留和系统/设备的完整性)，可能会对可实现的流量产生额外的连锁反应，从而影响能量比。这应根据具体情况进行评估。
添加/混合H的可能性2天然气网络也带来了巨大的机遇和额外的挑战。这需要在正常和瞬态作业中详细了解混合阈值，以消除潜在的材料、完整性和操作问题以及管道设计影响。这可以从设计的角度进行研究，并通过应用先进的氢跟踪工具来实现。艺术大师®。
路线图,把
很明显，现有的天然气管道可以改造为氢气，然而，在设计和操作上可能存在限制。因此，一个路线图，重新利用管道系统为未来的H2已开发用于确定基础设施，以重新利用和最大限度地提高氢的设计压力和能量流。
就组织而言，这项工作与气体传输和分配操作以及氢气生产者有关。我们看到主要的输电系统运营商和配电系统运营商开始招标，重新利用纯H2和NG /小时2将欧洲、中东和非洲的项目以及美国的中游运营商结合起来。亚太地区的开发商希望在更大范围内开发H2以出口亚洲市场，以及大规模的绿色H2需要连接到全球市场电网系统的项目。传统能源运营商也在考虑整合绿色或蓝色能源2到现有的操作。
共同的主线是我们的许多客户都在积极追求H2项目和将需要一些方法移动它。这意味着一系列现有的管道将需要单独评估，考虑到重新利用管道的限制、要求和潜在好处，注意到在某些情况下，即使管道已经存在，一个新的管道可能提供最好的解决方案。通过这项工作，我们可以为运营商提供解决方案，这些运营商面临的主要挑战和风险包括规范遵从性、材料兼容性和H2流保证。
虽然这篇文章的重点是H2通过碳钢管道，Wood的氢管道工作组对非金属管道的使用进行了平行研究，如复合材料和衬垫，它们在天然气网络的中低压段发挥着重要作用。
氢网络的未来
氢预计将在未来的能源转型中发挥关键作用，但不能仅在使用点生产。亚搏官网app登录入口将H2在距离较远的地方，用户要么必须运输天然气，要么建造新的管道基础设施，要么重新利用现有的天然气网络。每次氢气在从生产、运输到储存和使用的链条上的能量载体之间转换时，都会造成效率损失。
H的选择2运输方法和载体是多方面的，需要早期评估，以确保过程是优化的。对于短距离到中距离的传输，例如，连接工业氢气生产商和住宅用户，可以使用天然气网络来最小化损失，因为不需要转换。
通过管道输送氢气是一个复杂的过程，当基础设施重新利用为目标时，会面临额外的挑战。更新设计规范和标准、联合行业实践(如Wood参与的DNV H2Pipe)以及与运营商、技术IP所有者和管厂的进一步合作(特别是在测试和操作数据方面)，对解锁H至关重要2通过现有管道进行运输。我们对现有基础设施的早期评估可以快速追踪客户的能源转型需求，减少他们的总体资本支出。亚搏官网app登录入口这项工作使我们处于这一快速发展的技术的前沿，允许客户最大限度地利用新和现有基础设施的氢气运输潜力。