氫能點(diǎn)評(píng)報(bào)告：煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案出臺(tái)綠色氫氨+火電助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案出臺(tái)，綠色氫氨+火電助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)氫能點(diǎn)評(píng)報(bào)告分析師：張錦研究助理：張后來銷售服務(wù)電話：加力支持大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊2024.07.20-2024.07.26》2024布關(guān)于印發(fā)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備制氫企業(yè)加速進(jìn)軍綠氫國(guó)際市場(chǎng)—?dú)淠馨l(fā)改委等發(fā)布《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2027年)》提到，未來煤電將利用可再生能源富余電力制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，改造后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力。此前，國(guó)家能源局2024年3月18日發(fā)布的《2024年能源工作指導(dǎo)意見》指出，要深入探索火電摻燒氫、氨技術(shù)，并強(qiáng)化試點(diǎn)示范。氨是應(yīng)用前途廣泛的無碳燃料：氨摻燒可根據(jù)反應(yīng)設(shè)備分為在鍋爐中反應(yīng)的氨煤摻燒和在非鍋爐設(shè)備中反應(yīng)的氨與其他活性燃料摻燒。煤-氨摻燒將一定量氨摻入煤炭中混燒，增強(qiáng)燃料的可燃性和穩(wěn)定性，同時(shí)減少NOx等有害氣體的排放，以實(shí)現(xiàn)減排。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究主要針對(duì)高摻氨比條件下的燃燒困難以及氮氧化物排放等問題。非鍋爐設(shè)備可分為內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩種，內(nèi)燃機(jī)中氨易穩(wěn)定燃燒，同時(shí)通過氨和其他燃料的等混合燃燒可改善氨自身較差的燃燒性質(zhì)；而燃?xì)廨啓C(jī)更有利于火焰?zhèn)鞑ネ瑫r(shí)可適應(yīng)不同燃料的結(jié)構(gòu)改造。天然氣-氫摻燒能夠減少溫室氣體排放，提高能源利用效率：天然氣-氫摻燒將一定量氫氣摻入天然氣進(jìn)行混燒，能夠有效改善燃?xì)馊紵|(zhì)量和煙氣排放。氫氣相比天然氣有著更好的燃燒性質(zhì)，且實(shí)際應(yīng)用中，天然氣摻氫位置的不同可以帶來差異化的應(yīng)用規(guī)模。在技術(shù)進(jìn)展和項(xiàng)目成就方面，國(guó)際上如西門子、三菱日立、通用電氣等多家公司圍繞富氫燃燒器開展研究，實(shí)現(xiàn)了包括提高火焰穩(wěn)定性和燃燒效率在內(nèi)的多方面突破。同時(shí)，處于對(duì)碳中和目標(biāo)的追求，各國(guó)政府大力開展天然氣摻氫項(xiàng)目，氫能應(yīng)用場(chǎng)景更加廣泛。國(guó)內(nèi)綠色氫氨摻燒項(xiàng)目建設(shè)情況：雙碳目標(biāo)下，傳統(tǒng)火電行業(yè)面臨升級(jí)轉(zhuǎn)型的壓力，氫氨摻燒項(xiàng)目的發(fā)展在實(shí)現(xiàn)低碳化能源互聯(lián)的同時(shí)打開了綠色氫氨發(fā)展的潛力市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)以國(guó)家電投、國(guó)家能源、上海電氣為代表的多家公司聯(lián)合各高校及研究院開展摻燒技術(shù)的研究合作，實(shí)現(xiàn)了包括摻燒設(shè)備、摻燒技術(shù)等多方面的突破。展望未來，隨著氫氨能利用場(chǎng)景的擴(kuò)大，疊加氫氨耦合煤電市場(chǎng)的進(jìn)一步打開，《方案》等政策推廣落實(shí)，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)氫能終端、氨能發(fā)電、氨能燃料等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的無碳排放。投資建議：隨著相關(guān)政策規(guī)劃的落地以及氫氨摻燒技術(shù)的突破，高摻燒率燃燒器設(shè)備研發(fā)有望加快，火電低碳化項(xiàng)目建設(shè)將迎來加速發(fā)展期，傳統(tǒng)火電行業(yè)將面臨更多與清潔能源耦合發(fā)展的機(jī)會(huì)，氫氨儲(chǔ)運(yùn)、鍋爐設(shè)備、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、氨裂解器等行業(yè)的公司有望受益。風(fēng)險(xiǎn)提示：技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期、政策效果不及預(yù)期；本報(bào)告部分圖表根據(jù)新聞資料整理，或存在統(tǒng)計(jì)不完備的情況。1.《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》出臺(tái) 32.《方案》的落地有助于氫氨摻燒對(duì)傳統(tǒng)能源的進(jìn)一步低碳化改造建設(shè) 42.1.綠氨：應(yīng)用前途廣泛的無碳燃料 42.1.1.鍋爐設(shè)備中的煤氨摻燒 42.1.2.非鍋爐設(shè)備中氨與高活性燃料摻燒 52.2.天然氣-氫摻燒：減少溫室氣體排放，提高能源利用效率 62.2.1.天然氣摻氫燃燒效率高，應(yīng)用規(guī)模差異化 62.2.2.天然氣-氫摻燒技術(shù)進(jìn)展及項(xiàng)目成就 73.國(guó)內(nèi)氫氨摻燒項(xiàng)目建設(shè)情況 94.投資建議 5.風(fēng)險(xiǎn)提示 11圖1：2019-2023年全國(guó)氫產(chǎn)量（萬噸） 4圖2：2019-2023年全國(guó)合成氨產(chǎn)量及同比（萬噸，%） 4圖3：氨煤摻燒氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑 4圖4：典型NH3/H2/空氣燃燒器與部分預(yù)混燃燒器對(duì)比 6圖5：天然氣輸運(yùn)、利用流程及不同摻氫位置模式 7表1：《方案》中涉及綠氫、綠氨的相關(guān)內(nèi)容 3表2：典型的氨煤混燃實(shí)驗(yàn)裝置 5表3：氫氣與天然氣的特性參數(shù) 6表4：富氫燃燒器研究進(jìn)展 7表5：國(guó)際氫燃料燃機(jī)示范項(xiàng)目 8表6：2021-2024年國(guó)內(nèi)氫氨摻燒項(xiàng)目匯總 97月15日，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局在國(guó)家發(fā)改委網(wǎng)站發(fā)布《煤電低碳化改造建設(shè)行和新上煤電機(jī)組低碳化建設(shè)、提升煤炭清潔高效利用水平、構(gòu)建清潔低碳安全高效的新型能源體系、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和為目標(biāo)進(jìn)行編制?！斗桨浮诽岬?，未來煤電將利用可再生能源富余電力制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，改造后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力。表1：《方案》中涉及綠氫、綠氨的相關(guān)內(nèi)容分類具體內(nèi)容改造和建設(shè)方式綠氨摻燒利用可再生能源富余電力制綠氫并合成綠氨，實(shí)施燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電，改造后煤電機(jī)組應(yīng)具備摻燒10%以上綠氨能力。改造和建設(shè)要求項(xiàng)目布局實(shí)施綠氨摻燒的項(xiàng)目，所在地應(yīng)具備可靠的綠氨來源，并具有豐富的可再生能源資源以滿足綠氨制備需要。機(jī)組條件鼓勵(lì)煤炭與煤電聯(lián)營(yíng)、煤電與可再生能源聯(lián)營(yíng)“兩個(gè)聯(lián)營(yíng)”和沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)大型風(fēng)電光伏基地配套煤電項(xiàng)目率先實(shí)施綠氨摻燒示范。煤電低碳化改造建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境管理制度，確保各類污染物達(dá)標(biāo)排放。綠氨摻燒項(xiàng)目氨存儲(chǔ)設(shè)施原則上應(yīng)建于煤電機(jī)組廠區(qū)外，項(xiàng)目實(shí)施單位應(yīng)進(jìn)一步明確并嚴(yán)格執(zhí)行具體管理要求。保障措施優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度推動(dòng)對(duì)摻燒生物質(zhì)/綠氨發(fā)電、加裝碳捕集利用與封存設(shè)施部分電量予以單獨(dú)計(jì)量。加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用加強(qiáng)煤電摻燒生物質(zhì)、低成本綠氨制備、高比例摻燒農(nóng)作物秸稈等技術(shù)攻關(guān)。此前，國(guó)家能源局2024年3月18日發(fā)布的《2024年能源工作指導(dǎo)意見》指出，要深入探索火電摻燒氫、氨技術(shù)，并強(qiáng)化試點(diǎn)示范。除煤-氨摻燒外，國(guó)家重視并發(fā)展天然氣摻氫技術(shù)，帶動(dòng)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的科技創(chuàng)新，提升國(guó)家能源領(lǐng)域的高端裝備制造技術(shù)水平，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。根據(jù)國(guó)家能源局的統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)煤炭發(fā)電量約為5.35萬億千瓦時(shí)，根據(jù)氫眼所見的統(tǒng)計(jì)，若實(shí)現(xiàn)《方案》中10%的完全替代，需要3億噸氨，對(duì)氨的需求高于目前全球氨的總產(chǎn)量，有望打開綠色氨氫能源的消納空間。《方案》中要求10%的氨煤摻燒比存在科學(xué)依據(jù)：當(dāng)氨的混合比例小于10%時(shí)，氮氧化物的排放量與僅使用煤炭燃燒時(shí)相似；而當(dāng)氨的混合比例超過10%時(shí)，隨著氨混合比例的增加，NOx的排放量也會(huì)逐漸增加。此外氨的混入位置也會(huì)影響NOx的排放量。根據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)，2019年以來我國(guó)氫氣、合成氨產(chǎn)量規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，《方案》的出臺(tái)將有助于進(jìn)一步擴(kuò)大氫氨的消納空間，帶來發(fā)展機(jī)遇。圖1：2019-2023年全國(guó)氫產(chǎn)量（萬噸）資料來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟、國(guó)家能源局科技司，華寶證券研究創(chuàng)新部圖2：2019-2023年全國(guó)合成氨產(chǎn)量及同比（萬噸，%）2.《方案》的落地有助于氫氨摻燒對(duì)傳統(tǒng)能源的進(jìn)一步低碳化改煤-氨摻燒將一定量氨摻入煤炭中混燒，增強(qiáng)燃料的可燃性和穩(wěn)定性，同時(shí)減少NOx等有害氣體的排放,從而實(shí)現(xiàn)減排的目的。在摻燒過程中氮以NH2自由基為主要中間體，向生成NO和N2兩種方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換路徑受燃料和氧氣量決定。此外，氨噴入方式及噴入位置也顯著影響NOx排放。圖3：氨煤摻燒氮轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑煤-氨摻燒在工業(yè)鍋爐中進(jìn)行，目前已實(shí)現(xiàn)從8.3MW到40MW的跨越，氨氣摻燒率從0突破至25%，并在此范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定燃燒，然而，仍難以實(shí)現(xiàn)在燃煤電廠的大規(guī)模摻氨燃燒。目前，針對(duì)高摻氨比條件下的燃燒困難以及氮氧化物排放等問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用不同設(shè)備裝置模擬實(shí)際鍋爐環(huán)境，例如一維爐可最大程度地還原燃料在實(shí)際鍋爐內(nèi)燃燒的實(shí)際狀況，而平焰燃燒器具有良好的光學(xué)可視性，可針對(duì)不同氣氛下煤粉著火及火焰形態(tài)進(jìn)行研究。借助不同實(shí)驗(yàn)裝置，氨煤混燃的點(diǎn)火、燃盡、火焰?zhèn)鞑ァ⑽廴疚锱欧?、顆粒物生成等不同研究目標(biāo)得以被研究突破。表2：典型的氨煤混燃實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)儀器平焰燃燒器熱重分析儀滴管爐一維爐規(guī)模實(shí)驗(yàn)室微型給料速度5-10g/h3-10mg/次5-20g/h1-5g/h反應(yīng)器類型顆粒分散在氣流中顆粒分散在氣流中氣流床/懸浮窗控制類型分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)分子擴(kuò)散熱源燃燒產(chǎn)物加熱外部加熱外部加熱加熱速度/（K·s-1）10-10^310^4-10^510^5-10^6與實(shí)際鍋爐相似程度低高研究顆粒物生成與積灰的能力弱弱強(qiáng)火焰特性及點(diǎn)火過程燃料反應(yīng)性反應(yīng)性、顆粒物生成污特性主要研究與優(yōu)勢(shì)不同氣氛下煤粉著火、燃燒，具有良好的光學(xué)可視性煤粉反應(yīng)性煤粉熱解，亞微米顆粒物生成特性煤粉燃燒特性、細(xì)顆粒物生成、積灰沾污特性研究除氨煤的鍋爐混燃外，氨還可以與其他燃料在非鍋爐設(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行混燃反應(yīng)。內(nèi)燃機(jī)通常被分為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)2類，在氨燃燒上各有優(yōu)勢(shì)：NH3辛烷值高達(dá)130且抗爆震性能良好的特性更適用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)；同時(shí)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更大的壓縮比和更高的熱效率。內(nèi)燃機(jī)中氨較易穩(wěn)定燃燒，但NOx排放偏高，且氨本身的燃燒強(qiáng)度低，需要通過調(diào)整運(yùn)行參數(shù)或簡(jiǎn)單改造發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)NH3的高效燃燒，以及將NH3與原有內(nèi)燃機(jī)燃料或H2等混合燃燒來改善燃燒性質(zhì)。相比內(nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)采用定容燃燒，更有利于火焰?zhèn)鞑?，同時(shí)燃燒器能夠有適應(yīng)不同燃料的結(jié)構(gòu)改造。目前NH3在燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒主要采取極貧燃和微富燃2種方案，其中采用非預(yù)混燃燒技術(shù)既可實(shí)現(xiàn)NH3完全燃燒,也可降低NOx排放，提高燃燒穩(wěn)定性。圖4：典型NH3/H2/空氣燃燒器與部分預(yù)混燃燒器對(duì)比天然氣-氫摻燒將一定量氫氣摻入天然氣進(jìn)行混燒，能夠有效改善燃?xì)馊紵|(zhì)量和煙氣排放。物化性質(zhì)上，與天然氣相比，氫氣擴(kuò)散速度更快、著火點(diǎn)更低、火焰?zhèn)鞑ニ俣容^高，溫度峰值較高，燃燒效率更高。表3：氫氣與天然氣的特性參數(shù)特性參數(shù)氫氣天然氣0.08990.71740.0710.43~0.47液化溫度/℃-252.5-161.5低熱值[MJ·(Nm)-3]38.5低熱值/[MJ·(kg)-1]50.1爆炸極限/%4.1~75燃點(diǎn)/℃570270-540燃燒點(diǎn)能量(點(diǎn)火能量)/MJ0.0190.29最大層流燃燒速度/（m/s）2.910.37排放水，無碳、污染物排放二氧化碳、水，可能有硫、氮化物資料來源：零碳能源，華寶證券研究創(chuàng)新部天然氣摻氫位置可分為兩種，其所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用規(guī)模也不盡相同。一是在天然氣的長(zhǎng)距離輸送起點(diǎn)或者輸送過程中摻入氫氣，以實(shí)現(xiàn)跨省或跨市的遠(yuǎn)距離輸送并滿足一個(gè)或多個(gè)城市的使用需求。二是在城市門站或者用戶端摻入氫氣，以實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部或建筑內(nèi)部的氫氣輸送，并滿足特定社區(qū)、工業(yè)區(qū)或單個(gè)建筑的氫氣使用需求。圖5：天然氣輸運(yùn)、利用流程及不同摻氫位置模式氫氣和甲烷物化性質(zhì)上的差異使得高含氫燃料會(huì)對(duì)燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，國(guó)際上針對(duì)氫燃料燃機(jī)燃燒器已開展技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，取得顯著成效。受氫氣流動(dòng)速度高、腐蝕性強(qiáng)、點(diǎn)火能小、密度小等各方面因素的影響，氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)方面存在著自燃、回火、NOx排放超標(biāo)和燃燒振蕩等主要問題，會(huì)導(dǎo)致燃燒室容易損壞且燃燒室壓力損失過大。近年來，西門子、三菱日立、通用電氣等多家公司圍繞干式低氮燃燒器、微混燃燒器幾種典型的富氫燃燒器開展研究，實(shí)現(xiàn)了包括提高火焰穩(wěn)定性和燃燒效率、降低回火或燃燒振蕩發(fā)生頻率、化火焰位置和燃燒溫度在內(nèi)的各方面突破。表4：富氫燃燒器研究進(jìn)展富氫燃燒器種類公司研究進(jìn)展干式低氮燃燒器安薩爾多GT36重型燃?xì)廨啓C(jī)采用先進(jìn)的順序燃燒系統(tǒng),以極低的排放達(dá)到H級(jí)性能。與GT26采用的再熱概念相比,GT36做出了取消兩個(gè)燃燒室之間的渦輪級(jí)的重大改進(jìn),使用稀釋空氣混合器來實(shí)現(xiàn)二級(jí)所需的進(jìn)口條件。系統(tǒng)在低排放和燃料適應(yīng)性方面表現(xiàn)出色，第一級(jí)預(yù)混燃燒器使用氣動(dòng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定火焰，確保了廣泛操作范圍內(nèi)的火焰穩(wěn)定性和高燃燒效率，而第二級(jí)自動(dòng)點(diǎn)火控制則優(yōu)化了NOx排放和燃機(jī)的啟停能力。單罐試驗(yàn)驗(yàn)證了該燃燒系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行在摻氫比例高達(dá)50%的氫氣/甲烷混合燃料中，并且最近的高壓測(cè)試活動(dòng)通過改進(jìn)的操作概念進(jìn)一步擴(kuò)展了貧吹極限，允許燃燒含氫量超過50%的混合燃料。三菱日立三菱日立混合燃料噴嘴通過在旋流器中央部分附加噴射氣流,提高噴嘴出口回流區(qū)中心流動(dòng)速度,降低了回火風(fēng)險(xiǎn)。目前,該方法已經(jīng)完成了30%含氫量的燃燒室示范實(shí)驗(yàn)。且使用一臺(tái)全尺寸新燃燒器在實(shí)際燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行壓力下進(jìn)行燃燒試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果中，即使在摻氫30%的條件下,NOx仍在要求的排放范圍內(nèi),而且運(yùn)行時(shí)沒有發(fā)生回火或燃燒振蕩的顯著增加。西門子西門子設(shè)計(jì)并通過3D打印技術(shù)制造了燃燒室和噴嘴,用來實(shí)現(xiàn)高含氫量的混合燃燒。兩代燃燒室的主燃級(jí)和值班級(jí)都可以使用不同燃料,并在不同的空氣通道中進(jìn)行摻混。西門子根據(jù)燃料成分的變化,采用分別控制每條流道上空氣和燃料的噴射速率的方法優(yōu)化火焰位置和燃燒溫度。此外,當(dāng)含氫量增加時(shí)一般可以通過提高燃燒室下游軸向流速抵消中心回流區(qū)引起的回火風(fēng)險(xiǎn)。到2018年,西門子已經(jīng)在使用第3代燃燒室的SGT600/700/800型號(hào)上成功完成了50%含氫量的燃燒實(shí)驗(yàn)。索拉透平索拉透平擁有富氫燃燒的豐富經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)在許多Titan130和Taurus60發(fā)電機(jī)組上使用焦?fàn)t尾氣(COG)。索拉透平使用現(xiàn)有的SoLoNOx燃?xì)廨啓C(jī)和最新的燃燒系統(tǒng)技術(shù),將管道氣體與5%至20%體積的氫氣混合,無需進(jìn)行重大修改。目前進(jìn)行對(duì)前幾代SoLoNOx燃燒系統(tǒng)使用這些氫氣的能力的研究。SoLoNOx平臺(tái)的直接經(jīng)驗(yàn)?zāi)壳皟H限于煉油廠發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用,其中Titan130使用的天然氣混合了高達(dá)9%體積的氫氣。燃燒室性能鑒定已完成,NOx排放水平15ppm,無運(yùn)行問題。微混燃燒器川崎重工川崎重工采用了亞琛工業(yè)大學(xué)的垂直交叉射流設(shè)計(jì),通過同心環(huán)的布置方式建立了1MW級(jí)的燃燒室,并制定了穩(wěn)定啟動(dòng)和0-100%負(fù)荷調(diào)節(jié)方案,總壓損失3%、2bar條件下測(cè)試的NOx排放約10-20ppm。三菱日立三菱日立采用了中心噴注燃料、交叉噴注空氣的合成射流噴嘴結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了多簇噴注面板和10MW級(jí)燃燒器,基于分區(qū)燃燒的理念建立了不同負(fù)荷運(yùn)行方案,使用摻氫40%的合成氣在50-100%負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)了超過99.9%的燃燒效率和低于10ppm的NOx排放。其燃燒室是專門為IGCC含氫合成氣燃料研制的,噴嘴數(shù)量比DLN燃燒器的燃料供應(yīng)噴嘴更多,對(duì)于一個(gè)噴嘴的孔,采用了噴嘴孔變小的系統(tǒng),可以在不使用渦流的情況下以較小的規(guī)模混合空氣和氫氣,這可以實(shí)現(xiàn)高抗回火性和低NOx燃燒的兼容性。通用電氣通用電氣采用了細(xì)管狀噴嘴微預(yù)混方案,并先后開展了單噴嘴、多噴嘴單元、集成燃燒室測(cè)試,建立了微混燃燒器結(jié)合軸向燃料分級(jí)技術(shù)的DLN2.6e燃燒室,成功應(yīng)用于HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組。該高級(jí)預(yù)混器與DLN2.6+不同的是利用微型管路進(jìn)行快速混合,可使具有更高反應(yīng)活性的氣體燃料(如富氫燃料)能夠預(yù)混合燃燒。配備高級(jí)預(yù)混器的DLN2.6e燃燒室已證明能夠燃燒氫氣體積含量為50%的氫氣/天然氣混合燃料。含氫量大于90%vol的合成氣,可以通過微預(yù)混燃燒以及雙燃料模式下100%氫氣來處理。隨著全球?qū)μ贾泻湍繕?biāo)的追求，各國(guó)政府將天然氣摻氫項(xiàng)目作為氫能應(yīng)用場(chǎng)景的重要組成部分。根據(jù)國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，若要達(dá)到2030年全球凈零排放的要求，氫氣總摻入量需要達(dá)到5300萬噸，這表明天然氣摻氫市場(chǎng)前景可觀。西門子能源已宣布其目標(biāo)是到2030年實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)100%摻氫燃燒，進(jìn)一步說明了市場(chǎng)潛力。表5：國(guó)際氫燃料燃機(jī)示范項(xiàng)目公司示范項(xiàng)目名稱燃料中氫氣含量機(jī)型通用電氣Tampa電站、DukeEdardssport電站和KoreaWesternPower(KOWEPO)TaeAn20%-30%韓國(guó)大山精煉廠6B.03Gibraltar-SanRoque煉油廠6B.03富西納電廠97.5%以下GE-10陶氏鉑礦工廠5%7FALongRidge電廠50%7HA.02三菱日立瓦騰福公司(2023年)100%M701F西門子HYFLEXPOWER100%SGT-400巴西石化企業(yè)Braskem60%SGT-600俄羅斯TAIF集團(tuán)27%SGT5-2000E浙江石化舟山項(xiàng)目20%SGT5-2000E國(guó)家電投荊門綠動(dòng)能源有限公司15%與30%SGT-800雙碳目標(biāo)下，傳統(tǒng)火電行業(yè)面臨升級(jí)轉(zhuǎn)型的壓力，摻氨/摻氫混燒項(xiàng)目的發(fā)展在實(shí)現(xiàn)低碳化能源互聯(lián)的同時(shí)也打開了綠色氫氨發(fā)展的潛力市場(chǎng)。國(guó)家電投、國(guó)家能源、上海電氣等諸多公司聯(lián)合各高校及研究院進(jìn)行摻燒技術(shù)的研究合作，實(shí)現(xiàn)了包括燃燒器升級(jí)改造、燃料燃盡率大幅提升、機(jī)組穩(wěn)定性加強(qiáng)等各方面的突破。展望未來，隨著氫氨能利用場(chǎng)景的擴(kuò)大，疊加氫氨耦合煤電市場(chǎng)的進(jìn)一步打開，《方案》等政策推廣落實(shí)，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)氫能終端、氨能發(fā)電、氨能燃料等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的無碳排放。表6：2021-2024年國(guó)內(nèi)氫氨摻燒項(xiàng)目匯總具體內(nèi)容2021年10月國(guó)家電投遼寧朝陽(yáng)天然氣摻氫示范項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)施過程中，中央研究院開展摻氫天然氣管道安全關(guān)鍵技術(shù)研究及驗(yàn)證與民用天然氣摻氫可行性研究，在天然氣摻氫混氣工藝、在役管道與氫氣的相容性、摻氫天然氣管道輸送工藝、管道安全保障技術(shù)和終端燃燒應(yīng)用等方面進(jìn)行研究，牽頭編制了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)“天然氣摻氫混氣站技術(shù)規(guī)程”征求意見稿，為項(xiàng)目提供了重要的理論和數(shù)據(jù)支撐。項(xiàng)目作為國(guó)內(nèi)首個(gè)“綠氫”摻入天然氣示范項(xiàng)目于2021年在民用終端應(yīng)用驗(yàn)證方面取得的新進(jìn)展，標(biāo)志著氫能的綜合利用向“氫進(jìn)萬家”又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，也為后續(xù)推動(dòng)天然氣摻氫管道輸送技術(shù)普及奠定了重要基礎(chǔ)。2022年1月煙臺(tái)燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目項(xiàng)目利用國(guó)家能源集團(tuán)自主研發(fā)的混氨燃燒技術(shù)，在40兆瓦燃煤鍋爐上實(shí)現(xiàn)了35%混氨燃料的燃燒，鍋爐運(yùn)行平穩(wěn)，效率超過同等負(fù)荷下的純?nèi)济汗r，NOx濃度低于純?nèi)济汗r，NH3燃盡率達(dá)到99.99%。與純煤相比，氨煤混燃碳減排幅度超過35%，實(shí)現(xiàn)了火電行業(yè)低碳燃燒技術(shù)的突破。項(xiàng)目于2022年1月24日正式投運(yùn)，順利通過中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)與中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)評(píng)審。2022年9月國(guó)家電投荊門燃機(jī)項(xiàng)目該項(xiàng)目由國(guó)家電投集團(tuán)北京重燃能源科技發(fā)展有限公司牽頭，西門子能源、盈德氣體進(jìn)行協(xié)作完成了從燃機(jī)本體改造、電廠內(nèi)混氫站建設(shè)到廠外供氫全流程的方案設(shè)計(jì)和組織實(shí)施。項(xiàng)目對(duì)單臺(tái)54兆瓦燃機(jī)進(jìn)行了摻氫改造，于2021年12月23日實(shí)現(xiàn)了第一階段15%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，使機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力，并于2022年9月29日實(shí)現(xiàn)了運(yùn)燃機(jī)30%的摻氫燃燒改造和運(yùn)行。在摻氫30%的情況下，該機(jī)組每年即可減少二氧化碳排放量超1.8萬噸。2023年2月廣東惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站項(xiàng)目項(xiàng)目使用的HA級(jí)燃機(jī)機(jī)組將照10%（按體積計(jì)算）的氫氣摻混比例運(yùn)行，并計(jì)劃計(jì)劃在2030年左右實(shí)現(xiàn)HA級(jí)燃機(jī)百分之百燃?xì)?。具體內(nèi)容2023年4月皖能銅陵公司大型煤電機(jī)組大比例摻氨燃燒工程示范項(xiàng)目項(xiàng)目自2021年起由皖能集團(tuán)與合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院合作進(jìn)行能源和“雙碳”領(lǐng)域科技成果商品化、市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化研究。研發(fā)過程中，順利完成了氨燃燒器、氨蒸發(fā)器、等離子體氨裂解器等設(shè)備的自主設(shè)計(jì)、自行研制和升級(jí)換代及供氨管路設(shè)計(jì)建造等工作。項(xiàng)目于2023年實(shí)現(xiàn)了100-300MW負(fù)荷下燃煤摻氨比例10%-35%多種工況的鍋爐安全平穩(wěn)運(yùn)行，最大摻氨量大于21噸/小時(shí)，爐膛和爐壁溫度均高于同等負(fù)荷下的純?nèi)济汗r，氨燃盡率達(dá)到99.99%。2023年9月全國(guó)首個(gè)城燃-氫能一體化示范項(xiàng)目該項(xiàng)目涵蓋綠電制氫、管道儲(chǔ)氫、天然氣摻氫、管道混輸、含氫天然氣分離以及摻氫天然氣燃燒利用等全產(chǎn)業(yè)鏈。項(xiàng)目由浙能集團(tuán)投資建設(shè)，在利用城燃門站現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，新研發(fā)光伏發(fā)電制綠氫、天然氣摻氫、含氫天然氣分離等模塊，設(shè)計(jì)天然氣摻氫比例30%，較新建純氫管道相比可大幅降低投資成本。于2023年9月12日建成投運(yùn)2023年11月上海電氣大F重型運(yùn)燃機(jī)摻氫燃燒改造項(xiàng)目項(xiàng)目包括燃燒器的升級(jí)改造、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的優(yōu)化，以及摻氫撬塊和現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。自項(xiàng)目立項(xiàng)以來，上海電氣利用其在摻氫燃燒技術(shù)方面的預(yù)研和試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)，跨部門合作，為項(xiàng)目定制了燃燒器升級(jí)和監(jiān)測(cè)方案，設(shè)計(jì)了控制策略和保護(hù)邏輯，確保摻氫燃燒時(shí)機(jī)組的穩(wěn)定性和安全性。在摻氫比例達(dá)7%的測(cè)試中，各設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、排放優(yōu)異。2023年11月國(guó)家能源600兆瓦燃煤發(fā)電機(jī)組摻氨燃燒試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)采用了氨煤預(yù)混燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在500兆瓦、300兆瓦等多個(gè)負(fù)荷工況下燃煤鍋爐摻氨燃燒的平穩(wěn)運(yùn)行。鍋爐運(yùn)行參數(shù)正常，氨燃盡率達(dá)到99.99%，脫硝裝置前的氮氧化物濃度與燃煤工況相當(dāng)，增加幅度控制在20毫克/標(biāo)立方米以內(nèi)，煙氣污染物排放濃度沒有變化。試驗(yàn)驗(yàn)證了氨煤氣固兩相燃燒強(qiáng)化、等離子裂解等多種創(chuàng)新技術(shù)的先進(jìn)性，顯示了氣固兩相氨煤混燃燃燒器在氮氧化物生成抑制方面的優(yōu)良效果。2024年1月成都博能天燃?xì)鈸綒淇萍紝?shí)驗(yàn)和示范項(xiàng)目項(xiàng)目使用由歐科能源研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、撬裝供貨的天然氣摻氫系統(tǒng)。氫氣分兩路來源，分別為膜分氣和滲透氣，可持續(xù)不斷的由輸氫管道供給。兩路氫氣的氫含量高低不同、成分不同，分別與天然氣按照不同的比例進(jìn)行混合，摻氫后的天然氣分為兩路輸出，一路為下游居民和工業(yè)用戶供氣，做供氣示范；另一路用于金屬材料、閥門、儀表、灶具、燃