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混氨燃燒:燃煤發(fā)電減碳新路徑

中國(guó)化工報(bào)發(fā)布時(shí)間:2024-08-23 14:56:16

  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(diǎn),燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)有望成為未來(lái)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(huì)上,煙臺(tái)龍?jiān)措娏?001289)技術(shù)股份有限公司(簡(jiǎn)稱煙臺(tái)龍?jiān)?鍋爐潔凈經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理張文振如是說(shuō)。

  據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年中國(guó)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(guó)最大的碳排放來(lái)源。“因此,減少燃煤發(fā)電的二氧化碳排放是我國(guó)順利實(shí)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(shí)現(xiàn)從源頭上降低燃煤機(jī)組的碳排放。”張文振說(shuō)。

  張文振介紹,與氫相比,氨體積能量密度高,單位能量?jī)?chǔ)存成本低,大規(guī)模儲(chǔ)存和運(yùn)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(shí)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(shí)驗(yàn)室小尺度研究,還未能在工業(yè)尺度條件下驗(yàn)證將氨作為低碳燃料大規(guī)模使用的可行性。

  國(guó)家能源集團(tuán)通過(guò)對(duì)氨煤混燃機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究、40兆瓦燃煤鍋爐混氨燃燒工業(yè)試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了燃煤鍋爐混氨燃燒的可行性,開(kāi)發(fā)了燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)。該技術(shù)采用煙臺(tái)龍?jiān)垂咀灾餮邪l(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(shí),可降低NOX的生成與排放,且基本無(wú)NH3逃逸,燃盡率達(dá)到99.99%。

  “該技術(shù)在國(guó)際上首次實(shí)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(guó)際領(lǐng)先水平,目前已通過(guò)中試驗(yàn)證。”張文振說(shuō),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(duì)我國(guó)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(tái)龍?jiān)礉崈羰聵I(yè)部研發(fā)工程師范燕榮介紹,以單臺(tái)600MW等級(jí)機(jī)組摻燒10%綠氨為例計(jì)算,年運(yùn)行4000小時(shí),一年需要液氨量約11.3萬(wàn)噸,減少標(biāo)煤7.25萬(wàn)噸,可減少CO 排放約18萬(wàn)噸。國(guó)能集團(tuán)現(xiàn)有燃煤發(fā)電裝機(jī)約20662萬(wàn)千瓦,若對(duì)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(wàn)噸,每年可減少CO 排放6200萬(wàn)噸。日前,中國(guó)神華(601088)廣東臺(tái)山電廠600MW煤電機(jī)組成功實(shí)施高負(fù)荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗(yàn),已完成10%的低比例工程驗(yàn)證,預(yù)計(jì)年底實(shí)現(xiàn)20%摻氨比例工程驗(yàn)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(shí)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(shuō)。

  對(duì)于該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向,范燕榮強(qiáng)調(diào),在燃煤機(jī)組方面,未來(lái)將通過(guò)技術(shù)攻關(guān)將摻氨比例提高,由此碳減排的幅度也會(huì)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(guò)程中會(huì)排放大量二氧化碳,他們下一步的目標(biāo)是把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈連接起來(lái),從清潔能源制取綠氫,再到采用相對(duì)低碳的方式合成綠氨,最后再將綠氨運(yùn)用到燃煤機(jī)組上,實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的碳減排或全過(guò)程無(wú)碳排放。

  談及混氨燃燒技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性時(shí),煙臺(tái)龍?jiān)次錆h分公司經(jīng)理林宇鵬表示,盡管當(dāng)前合成氨價(jià)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(lái)碳稅價(jià)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(lái)源: 中國(guó)化工報(bào)


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