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导读：据powermag网站1月13日报道，日本正在为一个备受关注的项目提供5亿美元的资助，这些项目将开发和展示用于燃气轮机的100%氨燃烧技术和燃氨50%燃煤锅炉混燃技术，从而继续推动在日本建立国家级的燃料氨产业链。 日本国家研究机构新能源和工业技术发展组织（NEDO）于1月7日宣布了这项绿色创新基金的资助。这个为期10年的“氨燃料供应链建设项目”寻求到2030年将氨燃料生产成本“降低到每Nm 3（氢当量的热值）10日元（约合0.09美元）以下。 该倡议植根于日本于2020年10月宣布的在2050年实现碳中和的雄心。虽然该国严重依赖煤炭和液化天然气燃料发电，但它打算促进电气化；增加对氢气、甲烷化、合成燃料和生物燃料的使用；并使其煤炭和天然气机组脱碳。目前的目标要求到2050年日本10%的电力和到2030年至少1%（约1吉瓦）将来自氢或氨。 但随着脱碳势头的增强，氨在电力行业未来的作用引起了人们的关注，这一新举措引起了全球的关注。专家们指出，直接获得低碳能源资源有限的国家可以使用氨作为氢进口的载体，因为氨的单位体积氢含量很高，而且很容易液化。氨也可以裂解产生用于燃气轮机的纯氢，但它也可以直接燃烧，或者送入到现有的燃煤电厂或燃气轮机中共同燃烧。最后，与氢一样，它也可以用作电力部门的季节性存储介质，替代电池称为潜在的更便宜的能源储备技术。 JERA 1-GW燃煤 Hekinan 4 的氨混合燃烧演示项目 NEDO的资金将使JERA和IHI公司启动一个更雄心勃勃的项目，以在2028年之前在JERA位于爱知县的 4.1 GW Hekinan 热电站的4或5号机组展示50%的氨混烧率。 JERA 是东京电力公司 (TEPCO) 和 Chubu Electric 的合资企业，计划到2050年将其庞大的燃煤机组转变为100%氨气燃烧。IHI Corp. 是一家大型工程和重工业制造商，正在开发氢和氨的整个价值链，其目标是到2030年实现每年300万吨 (MTPA) 的氨燃料需求（到2050年达到30 MTPA），两家公司都在发电厂的氢气和氨气燃烧方面进行了大量投资。 在2021年5 月NEDO的另一项拨款下，两家公司启动了一个相关项目，以在2025 年 3 月之前在1 GW Hekinan 4 上展示20% 的氨燃料混合燃烧。值得注意的是，2021年10月，两家公司宣布他们已经开始在相邻5号机组安装的测试燃烧器上进行“小功率利用”，这是他们为4号机组开发大容量混燃燃烧器的努力的一部分。从2021年10月] 到2022年3月的大约6个月内，JERA和IHI将检查不同燃烧器材料和燃烧时间的影响，以确定混燃燃烧器所需的条件。”他们说。他们指出，5号机组使用了大约200吨氨，这些氨是由工厂的脱硝罐供应的。 但NEDO的新资金启动了一个更大的、为期八年的项目，其目标更远大。一方面，两家公司现在正在寻求开发一种能够在2024财年（FY）之前至少混烧50%的燃烧器。“根据结果，两家公司将决定是否在 Hekinan Thermal Power 安装燃烧器车站。如果安装了燃烧器，计划要求在2028财年开始在实际发电厂中与至少50%的氨混合燃烧。” NEDO 指出，该项目将在验证测试之前进行可行性研究。 JERA、三菱重工追求专用燃煤氨燃烧器 NEDO 的资金还显着支持了由 JERA 和三菱重工 (MHI) 牵头的并行项目，该项目旨在开发和演示用于三菱公司制造的燃煤锅炉的专用氨燃烧器。该项目将包括在“特殊燃烧器”中开发“高混合”燃烧，但它也可以扩展到在实际机组中进行可行性研究的证明。 他们在上周的一份联合声明中表示，到 2024 年，JERA 和三菱重工打算“开发一种能够进行纯燃料氨燃烧的新型燃烧器，并制定设备总体规划，以展示其在实际锅炉中的使用”。“根据结果，两家公司将决定是否在三菱重工制造的 JERA 燃煤锅炉上安装该燃烧器。对于实际的电厂演示，JERA 和三菱公司计划在2028财年之前在两个具有不同锅炉类型的装置中验证至少50%氨的混烧。” 建立燃料氨供应链 NEDO 的最新奖项包括一个开发和展示用于氨生产的新催化剂的项目，以及另一个用于绿色合成氨的进一步研发 (R&D) 的项目。 由千代田公司、东京电力公司和 JERA 等一系列发电企业带头，其中一个项目将在开发创新催化剂的基础上建立独立的氨合成技术。该项目的主要目标是通过降低生产成本来增加氨的使用，并减少发电厂的二氧化碳排放。 JERA 表示，研发将分阶段进行。在第一阶段，研究人员通过三个行业/学术界团队之间的竞争发展战略开发新的氨合成催化剂。在第二阶段，该团队将开发新的氨合成工艺/设施，“通过利用第一阶段开发的低温和低压合成催化剂来降低生产成本”，与基于 Haber-Bosch 的技术竞争。Haber-Bosch 工艺于 1913 年首次大规模部署，涉及使氢气与空气中的氮气反应，至今仍是生产氨的主要工艺。 IHI公司为100% 液氨燃气轮机燃烧而努力 NEDO 在1月份的批量资助也支持了 IHI 公司和合作学术研究机构为 2 兆瓦级燃气轮机开发专用 100% 液氨燃烧系统的努力。该项目将寻求获得“操作诀窍”，验证安全措施，并建立“早期社会实施”。 IHI公司的合作伙伴包括将进行实验室规模测试的 Tohuku 大学，以及将使用小型燃烧器进行台架规模测试的国立先进工业科学技术研究所。IHI公司则打算支持“实机”规模测试以及 2 兆瓦级燃气轮机示范测试。 NEDO 资助的在燃气轮机中实现 100% 氨燃烧的新项目是对 IHI 公司近年来取得的重大成就的显着扩展。2018年3月，该公司展示了在 2 兆瓦IM270 航改燃气轮机上混烧 20% 氨气的技术，同时抑制氮氧化物 (NO x ) 的排放。在随后的 NEDO 项目中，从2019 年 4 月到 2021 年 3 月，IHS 公司表示，它把2 兆瓦级燃气轮机的液氨混燃率提高到 70%，甚至“达到了在有限的基础上使用这种技术进行100% 的液态氨燃料燃烧。” IHI 公司解释说，氨燃烧面临的最大挑战之一是它的燃烧速度约为天然气的五分之一，产生的热量约为天然气的一半，绝热火焰温度低约150摄氏度。因为它的燃烧速度比天然气慢，所以燃烧稳定性特别具有挑战性。“另一个稳定性障碍是液氨蒸发的高潜热，这会导致燃烧器内的温度下降，”它说。扩大规模还需要扩大蒸发器、控制阀和其他外围设备，以增加向燃机中注入气态氨——这可能会增加设施成本。 该技术由日本国立先进工业科学技术研究院东北大学Hideaki Kobayashi 教授于 2019 年 5 月提出，实质上是将液氨直接“喷射”到燃烧器中。“这种方法消除了氨气化和相关外围设备的支出需求，并增强了可控性。”IHI公司表示。 凭借最近的成就，IHI公司特别是在 2021 年 6 月与美国燃气轮机巨头 GE 合作，共同制定了亚洲氨燃料燃气轮机业务路线图。“氨路线图将支持使用氨作为无碳燃料，以降低现有和新燃气轮机的碳排放，根据谅解备忘录，两家公司将对氨的市场量以及氨作为日本和整个亚洲燃气轮机发电厂的原料的可行性进行深入研究。” 日本燃气轮机制造商三菱电力也在开发一种以氨为燃料的燃气轮机。在2021 年 3 月公布其开发的可直接燃烧 100% 氨的 40 兆瓦级燃气轮机后，三菱电力于 2021 年 8 月宣布小规模燃烧试验显示出希望。“这些测试用于汇编氨和煤混烧和氨专用燃烧的基本数据。在了解氨燃烧的特性后，该公司还确定了燃烧的最佳系统和条件。其中包括 NOx的产生，“这是氨燃烧的一个问题，以及未反应的残余氨可能释放到发电系统之外，”它说。 三菱电力现在正致力于使用全尺寸燃烧系统演示该技术。该公司表示，还将“采取措施在现有设施中实施该技术，旨在逐步将氨燃料引入该行业。” 相关阅读： 【行业招聘】清华大学能动系招聘氢/氨燃气轮机气动热力学青年学者 【行业动态】GE和日本IHI公司合作，制定燃氨燃气轮机路线图 |
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