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一、什么是氯碱工业？

氯碱工业是最基本的化工行业之一。在氯碱化工中，以食盐水（NaCl）为原料，采用离子膜或石棉隔膜电解槽生产烧碱（NaOH）和氯气（Cl2），氢气是这个过程中的副产品。通过变压吸附技术将氢气提纯分离，与氯气、酸碱 / 钾碱联产，可用于制取化学产品和钢铁以及储存能量。

二、氯碱副产氢内燃发电机组发电

PART 01、反应原理

每生产 1 吨烧碱，将产生约 280Nm3（约 25 千克质量）的副产氢气。

其反应式如下：

2NaCl+2H2O→2NaOH+H2+Cl2

氯碱制氢反应的化学原理和制氢过程类似于电解水制氢。氢气纯度可达 98.5%。主要杂质为反应过程中混入的氯气、氧气、氯化氢、氮气和水蒸气。这个纯度的氢气，无需进一步提纯，只要含氯及氯化物等腐蚀金属的有害成分在容许的范围内，即无需进一步处理即可应用于氢气内燃机组发电。这样就大大的降低了燃料电池要求的高纯度氢气的提纯成本。

PART 02、碳排放

如果考虑到氢气、氯气、酸碱 / 钾碱是同一时间制成的，即使氯碱电解的电是来自传统的电网电力，此过程中的副产氢也可被认为具有较低的碳排放。从 CO2 气体减排效果分析，氯碱副产氢全生命周期 CO2 气体排放量为 0.2-0.64 kg (CO2) / kg (H2)，该排放量比基于化石燃料的生产过程的氢低 70%。如果能够使用可再生电力，则可以进一步减少碳排放并生产出可再生绿氢。

PART 03、氯碱工业副产品氢利用现状和建议

可惜的是，目前大部分氯碱工业副产品氢气都被排放到大气中并作为火炬气燃烧，很少得以充分利用。因此，双碳目标提出后，现下正是努力推动氯碱工业副产品氢气充分利用的最佳时机，也是我们减少温室气体排放的社会活动的一个关键实践。

市场上可以利用纯氢发电的设备在快速发展阶段，其中包括燃料电池，氢气内燃机，以及燃气轮机。不同种类的氢气发电设备的技术发展程度不同，用户可根据自身的业务需求来进行选择。

无论是哪种选择都是将被浪费的氢气能源转换为电力。可发电并网，为电网增加足够的电力；也可企业自用，充分利用资源的同时，帮助企业减少用电成本，并实现减少碳排放的社会责任目标。

PART 04、氢气内燃机发电应用优势

那么根据氯碱厂副产氢的工况，内燃机发电机组相对来说是技术较成熟，成本较低廉，并具有高效率优势的选择。Cat®（卡特）G3516H 1250kW 100% 纯氢内燃机发电机组应运而生，优势列举如下：

初始投资成本低，维护费用和天然气机组持平。

在 1,500 转速纯氢内燃机发电机组功率最大，发电效率最高。

纯氢内燃机发电机组综合效率为 80.5%，且在最大负载时效率最高。

对氢气的纯度要求低，大大节省提纯和去除其它气体（CO，H2S 等）的成本。

工作温度范围广，低温不受影响。

氢气内燃机发电机组启动及加载更加迅速。

随机自带水泵，机油泵及润滑油泵。有 24V 蓄电池即可实现黑启动。

大修周期长达 80,000 小时，同功率等级机组终生运营成本更低。

机组尺寸紧凑，占地面积小，可就近安装。

三、总结

氯碱副产氢具有气体纯度高、原料丰富、工艺成熟、CO2 减排效益高等优点。大力发展这类工业副产氢的内燃发电机组利用，可以使氯碱企业以较低的投入和拥有成本加入氢能产业发展的潮流，从而实现由能源消费向能源生产的可持续发展转型。

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