混氨燃烧：燃煤发电减碳新路径

35%混氨燃烧=35%碳减排

　　“混氨燃烧技术正逐步成为行业瞩目的焦点，燃煤锅炉混氨燃烧技术有望成为未来燃煤机组大规模碳减排的有效技术路径。”在日前举行的一次技术交流会上，烟台龙源电力技术股份有限公司(简称烟台龙源)锅炉洁净经营开发部经理张文振如是说。

　　据统计，2022年中国CO₂排放量约114.8亿吨，其中燃煤发电机组排放约40亿吨，占1/3以上，是我国最大的碳排放来源。“因此，减少燃煤发电的二氧化碳排放是我国顺利实现碳达峰碳中和目标的关键。而使用零碳燃料替代煤炭，可实现从源头上降低燃煤机组的碳排放。”张文振说。

　　张文振介绍，与氢相比，氨体积能量密度高，单位能量储存成本低，大规模储存和运输基础设施与技术成熟完善，是一种极具发展潜力的清洁能源载体和低碳燃料。考虑到目前可再生能源生产氨的能力有限，短期内不可完全替代煤炭。因此，以氨替代部分燃煤，采用氨与煤混合燃烧的方式，是现阶段降低燃煤机组CO₂排放更加现实可行的技术选择。

　　然而，目前全球范围内将氨作为低碳燃料的研究仍处于起步阶段，且皆集中在实验室小尺度研究，还未能在工业尺度条件下验证将氨作为低碳燃料大规模使用的可行性。

　　国家能源集团通过对氨煤混燃机理实验研究、40兆瓦燃煤锅炉混氨燃烧工业试验研究，验证了燃煤锅炉混氨燃烧的可行性，开发了燃煤锅炉混氨燃烧技术。该技术采用烟台龙源公司自主研发的集高效稳燃、低氮排放一体化的混氨低氮煤粉燃烧器，并配备多变量可调的氨供应系统，在保证混氨燃烧着火与燃尽性能的同时，可降低NOX的生成与排放，且基本无NH3逃逸，燃尽率达到99.99%。

　　“该技术在国际上首次实现40MW燃煤锅炉混氨燃烧热量比例达35%，技术成果达到国际领先水平，目前已通过中试验证。”张文振说，在碳减排方面，35%混氨燃烧相当于35%碳减排。若利用该技术对我国11.6亿千瓦燃煤发电机组进行推广应用，可年减排CO₂约13.5亿吨。

　　烟台龙源洁净事业部研发工程师范燕荣介绍，以单台600MW等级机组掺烧10%绿氨为例计算，年运行4000小时，一年需要液氨量约11.3万吨，减少标煤7.25万吨，可减少CO₂排放约18万吨。国能集团现有燃煤发电装机约20662万千瓦，若对所有燃煤机组进行10%绿氨掺烧，则每年需要绿氨约3900万吨，每年可减少CO₂排放6200万吨。日前，中国神华广东台山电厂600MW煤电机组成功实施高负荷发电工况下煤炭掺氨燃烧试验，已完成10%的低比例工程验证，预计年底实现20%掺氨比例工程验证。

　　“该技术也可应用于火电、化工企业的热能装置或燃煤锅炉中，逐步实现化石燃料替代，减少火电、化工企业燃煤或燃气机组的碳排放。”范燕荣说。

　　对于该技术的未来发展方向，范燕荣强调，在燃煤机组方面，未来将通过技术攻关将掺氨比例提高，由此碳减排的幅度也会相应提高；在工艺上下游方面，化工领域的合成氨工艺为混氨燃烧技术的上游产业链，当前在化工行业中合成的灰氨较多，且过程中会排放大量二氧化碳，他们下一步的目标是把整个产业链连接起来，从清洁能源制取绿氢，再到采用相对低碳的方式合成绿氨，最后再将绿氨运用到燃煤机组上，实现整个产业链的碳减排或全过程无碳排放。

　　谈及混氨燃烧技术的经济性时，烟台龙源武汉分公司经理林宇鹏表示，尽管当前合成氨价格较高，但随着合成绿氢与绿氨技术的不断成熟和成本的不断降低，混氨燃烧的经济性将逐渐显现。特别是考虑到未来碳税价格的增加与政策的引导，混氨燃烧技术有望成为燃煤机组低碳转型的重要选择。