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95%以上依赖进口!我国氦气能否实现自主供应?

2021/6/2 20:23:23

新华财经天津6月1日电(记者李亭、安娜、吴慧珺)小到升空气球、搞怪变声,大到航空航天、核磁共振……都离不开一种气体——氦气。因具有低密度、低沸点和惰性等特质,氦气被广泛应用于国防、航空航天、核工业、科研、医疗、工业等领域,是国家安全和高新技术产业发展的重要战略物资。但数据显示,我国95%以上的氦气需求需要进口。氦气供应为何依赖进口?如何完善其供应体系?记者对此进行了调研。

——需求与日俱增 年进口量近4000吨

中国工业气体工业协会的数据显示,2018年我国氦气年需求量约2300万立方米,约占全球需求量的14%,并保持年均约15%的增长。目前我国氦资源最大的终端用户是高端装备制造中的半导体和光纤领域,约占氦气需求总量的45%;医用核磁共振和大科学工程(低温超导)约占需求总量的20%;航空航天领域主要是航天发射场试验场需求,约占需求总量的5%。

相对与日俱增的需求量,国内氦气供应严重不足。中国工业气体工业协会常务副理事长洑春干介绍,氦气主要来源有空分提取和从天然气中提取。国内有首钢、宝钢、武钢、邯钢、杭氧、上海启元等几家企业通过空分设备提取氦气,2020年产量约10万立方米;2020年8月,我国建设并投产了从生产LNG的不凝气(BOG)中提取氦气的2个项目,2020年总产量约40万立方米。

据中国工业气体工业协会统计,我国现有95%以上的氦气都依靠进口。2020年总进口液氦达3700吨,预计2021年进口量为4100吨。

我国氦气主要靠进口液氦。“美国、卡塔尔和澳大利亚包揽其中绝大部分出口,林德和法液空等欧美空气公司通过核心生产和液化设备垄断绝大部分氦气气源供应。同时,受制于液氦海上运输的影响,我国大多数地区用氦成本较高。”洑春干说。

今年3月下旬,安徽中科昊海气体科技有限公司投资建设的氖氦精制装置一次性开车成功,已能够产出氦纯度99.9999%的氦气。“氦气几乎一天一个价,公司投产半个月,订单已经排到了三个月以后,几千标方的氦气正在排队生产。”安徽中科昊海气体科技有限公司代总经理潘建田说,一些世界半导体大厂三星、铠侠(东芝)、台积电等都已经与公司取得了联系,希望能提前预订氦气产能。

“液氦是做核磁共振必不可少的材料。最近三年,液氦价格上涨较快且波动幅度较大,每升液氦的价格从100多元上涨到目前的260多元,价格最高时达到400多元。”山西某医院相关负责人告诉记者。

——多种因素制约我国氦气自主供应

首先,氦气资源缺乏,勘探程度较低。

氦是一种稀缺的非再生资源。根据美国地质调查局2019年对氦资源的估计,全球氦气资源总量约519亿立方米。其中,美国206亿立方米,占全球的40%;卡塔尔101亿立方米,占19%;阿尔及利亚82亿立方米,占16%;俄罗斯68亿立方米,占13%。这四国资源量总和占全球总量的88%。而中国只有11亿立方米,约占全球的2%。

中国石化石油勘探开发研究院研究员张英表示,氦气资源主要赋存于天然气中,一般认为从氦含量大于0.1%的天然气中直接提氦具有商业价值。

原料气不足导致了部分项目提氦成本增加,制约国内提氦的积极性。我国天然气中含氦量普遍较低,业内人士表示,从含氦量低的天然气中提氦经济性较差,从国外进口更加便宜,制约了国内提氦的积极性。

其次,产业链不完善,技术自给能力仍不足。

从氦气的勘探和检测技术来看,张英认为,目前的检测标准和技术仍待完善。

在氦气提取方面,洑春干表示,尽管近年来国内企业自主研发能力有了很大提高,国产大型、特大型空分装置技术水平已达到国际同类产品水平。但由于空分装备复杂,目前国内空分装置制造厂大部分的核心设备依赖进口。如空压机、增压机、高压气体膨胀机、高压液体泵等核心运转设备,高压阀门、高压板式换热器、填料等核心设备,以及仪表控制、物性数据库等均与国外气体公司差距较大,而这些又是空分装置的关键设备。

最后,对氦资源保护的重视程度不够。

记者梳理发现,鉴于氦气的特殊性,美国从第一次世界大战起就开始重视氦资源保护,国会立法形成《氦保护条例》《氦法修正案》。俄罗斯也在积极推动相关立法,将氦气作为重要的战略资源限制出口。而目前国内普遍还没有意识到氦气对于发展高技术产业的重要性,没有形成完善的保护举措。

记者调研发现,氦气除了在工业和科研领域的应用,在生活领域的应用也较为普遍,例如常见的充气气球等。由于与其他稀有工业气体相比,氦气的价格并不昂贵,在使用中回收利用程度有待提高。

——如何完善氦气自主供应体系?

业内专家建议,尽快完善氦气相关配套政策,建立国家氦气战略储备库,对氦资源进行战略储备,尽快开展我国氦资源综合开发、利用与保护。

一是加快天然气提氦立法,完善配套政策,推动氦资源全面开发。洑春干建议,对具有一定氦资源丰度的天然气资源进行立法约束,采取必要强制提氦措施,保护氦资源不被浪费,并给予相关提氦企业政策支持。同时将氦气等一般性气体调出我国危险化学品目录及监管体系,支持行业企业快速发展。

北京中科富海低温科技有限公司副总经理黎佳荣建议组织相关科研院校与地方企业共同开发氦资源产业化应用,实现氦资源的全面开发。各地方政府在涉氦先行先试项目中给予协调,放宽审批门槛,支持多种类型所有制企业参与到氦资源的开发中。多位业内专家表示,可采用我国自主成熟提氦技术与装备,积极推动LNG企业开展提氦。

二是“摸清家底”,建立国家氦资源储备库。张英认为,缓解我国氦气进口依赖的关键是“开源”,即发现更多资源。建议加强氦气资源勘探与富集规律研究,摸清我国氦气资源家底。

“鉴于氦气与天然气资源的密切关系,氦气矿业权可以附加于油气矿业权内。我国含氦的油气区块一般都属于地质复杂区,有些地区经过一段时间勘探后未见重大发现,企业就退出了。为加大氦气资源勘探力度,建议将已退出的含氦气或有氦气潜力的区块退还原矿权人,提出加大勘探要求,并从政策上给予支持,推动氦气及油气资源的勘探开发。”

洑春干建议,可确定一牵头部门,对国内氦气资源、使用情况进行仔细调研,并提出保护性开发路线图。黎佳荣认为,探索建立氦资源储备库,对氦资源进行战略储备,加快推进国产氦资源的技术开发与综合利用,减少对氦资源的进口依赖。建议油气行业大型央企牵头,利用行业技术优势,承担氦资源的战略储备职责。

三是完善产业链,积极推动国产技术替代。洑春干建议,从国家层面对先行先试的产业化示范项目给予矿权配置、相关政策与资金支持,打通产业化示范上下游政策壁垒。由行业协会牵头,联合国内高校和人才引进政策,创建良好的创新和研发机制,尽早完善和提升基础研究,积极推动相关配套设备的研发。

近日,国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定,标志着我国具备了研制液氦温度(零下269摄氏度)千瓦级和超流氦温度(零下271摄氏度)百瓦级大型低温制冷装备的能力。该设备是航空航天、氢能源储运、氦资源开发等领域以及一批大科学装置不可或缺的核心基础,将为我国氦气资源的开发进一步提供关键技术支持。(完)

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