35%混氨燃燒=35%碳減排
“混氨燃燒技術(shù)正逐步成為行業(yè)矚目的焦點，燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)有望成為未來燃煤機(jī)組大規(guī)模碳減排的有效技術(shù)路徑。”在日前舉行的一次技術(shù)交流會上，煙臺龍源電力(001289)技術(shù)股份有限公司(簡稱煙臺龍源)鍋爐潔凈經(jīng)營開發(fā)部經(jīng)理張文振如是說。
據(jù)統(tǒng)計，2022年中國CO 排放量約114.8億噸，其中燃煤發(fā)電機(jī)組排放約40億噸，占1/3以上，是我國最大的碳排放來源。“因此，減少燃煤發(fā)電的二氧化碳排放是我國順利實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵。而使用零碳燃料替代煤炭，可實現(xiàn)從源頭上降低燃煤機(jī)組的碳排放。”張文振說。
張文振介紹，與氫相比，氨體積能量密度高，單位能量儲存成本低，大規(guī)模儲存和運輸基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)成熟完善，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉摧d體和低碳燃料。考慮到目前可再生能源生產(chǎn)氨的能力有限，短期內(nèi)不可完全替代煤炭。因此，以氨替代部分燃煤，采用氨與煤混合燃燒的方式，是現(xiàn)階段降低燃煤機(jī)組CO 排放更加現(xiàn)實可行的技術(shù)選擇。
然而，目前全球范圍內(nèi)將氨作為低碳燃料的研究仍處于起步階段，且皆集中在實驗室小尺度研究，還未能在工業(yè)尺度條件下驗證將氨作為低碳燃料大規(guī)模使用的可行性。
國家能源集團(tuán)通過對氨煤混燃機(jī)理實驗研究、40兆瓦燃煤鍋爐混氨燃燒工業(yè)試驗研究，驗證了燃煤鍋爐混氨燃燒的可行性，開發(fā)了燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)。該技術(shù)采用煙臺龍源公司自主研發(fā)的集高效穩(wěn)燃、低氮排放一體化的混氨低氮煤粉燃燒器，并配備多變量可調(diào)的氨供應(yīng)系統(tǒng)，在保證混氨燃燒著火與燃盡性能的同時，可降低NOX的生成與排放，且基本無NH3逃逸，燃盡率達(dá)到99.99%。
“該技術(shù)在國際上首次實現(xiàn)40MW燃煤鍋爐混氨燃燒熱量比例達(dá)35%，技術(shù)成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平，目前已通過中試驗證。”張文振說，在碳減排方面，35%混氨燃燒相當(dāng)于35%碳減排。若利用該技術(shù)對我國11.6億千瓦燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行推廣應(yīng)用，可年減排CO 約13.5億噸。
煙臺龍源潔凈事業(yè)部研發(fā)工程師范燕榮介紹，以單臺600MW等級機(jī)組摻燒10%綠氨為例計算，年運行4000小時，一年需要液氨量約11.3萬噸，減少標(biāo)煤7.25萬噸，可減少CO 排放約18萬噸。國能集團(tuán)現(xiàn)有燃煤發(fā)電裝機(jī)約20662萬千瓦，若對所有燃煤機(jī)組進(jìn)行10%綠氨摻燒，則每年需要綠氨約3900萬噸，每年可減少CO 排放6200萬噸。日前，中國神華(601088)廣東臺山電廠600MW煤電機(jī)組成功實施高負(fù)荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗，已完成10%的低比例工程驗證，預(yù)計年底實現(xiàn)20%摻氨比例工程驗證。
“該技術(shù)也可應(yīng)用于火電、化工企業(yè)的熱能裝置或燃煤鍋爐中，逐步實現(xiàn)化石燃料替代，減少火電、化工企業(yè)燃煤或燃?xì)鈾C(jī)組的碳排放。”范燕榮說。
對于該技術(shù)的未來發(fā)展方向，范燕榮強(qiáng)調(diào)，在燃煤機(jī)組方面，未來將通過技術(shù)攻關(guān)將摻氨比例提高，由此碳減排的幅度也會相應(yīng)提高;在工藝上下游方面，化工領(lǐng)域的合成氨工藝為混氨燃燒技術(shù)的上游產(chǎn)業(yè)鏈，當(dāng)前在化工行業(yè)中合成的灰氨較多，且過程中會排放大量二氧化碳，他們下一步的目標(biāo)是把整個產(chǎn)業(yè)鏈連接起來，從清潔能源制取綠氫，再到采用相對低碳的方式合成綠氨，最后再將綠氨運用到燃煤機(jī)組上，實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的碳減排或全過程無碳排放。
談及混氨燃燒技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性時，煙臺龍源武漢分公司經(jīng)理林宇鵬表示，盡管當(dāng)前合成氨價格較高，但隨著合成綠氫與綠氨技術(shù)的不斷成熟和成本的不斷降低，混氨燃燒的經(jīng)濟(jì)性將逐漸顯現(xiàn)。特別是考慮到未來碳稅價格的增加與政策的引導(dǎo)，混氨燃燒技術(shù)有望成為燃煤機(jī)組低碳轉(zhuǎn)型的重要選擇。
來源： 中國化工報
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