《我国氨煤混燃技术取得世界性突破》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-01-29
  • 1月24日,国家能源集团正式对外发布“燃煤锅炉混氨燃烧技术”。该技术在国际上首次实现40兆瓦等级燃煤锅炉氨混燃比例为35%的中试验证,标志着我国燃煤锅炉混氨技术迈入世界领先行列。

    燃煤发电的二氧化碳排放量巨大,目前占我国总二氧化碳排放量的40%左右,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。该技术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,开发了火电机组燃煤锅炉混氨燃烧技术。

    据了解,该技术成果开发了可灵活调节的混氨低氮煤粉燃烧器,并配备多变量可调的氨供应系统,完成了对氨煤混燃技术的整体性研究,为更高等级燃煤锅炉混氨燃烧系统的工业应用提供了基础数据和技术方案。

    该技术由国家能源集团所属龙源技术公司研发,该公司相关负责人表示,国家能源集团自主开发的第一代混氨低氮煤粉燃烧器,在龙源技术40MWth燃烧试验平台上进行全尺度了混氨燃烧试验,氨燃尽率99.99%,混氨燃烧比例最高达到35%,同时实现氮氧化物有效控制。该项技术成果可应用于发电、工业等领域的燃煤锅炉,通过对现有燃煤锅炉低成本的混氨燃烧改造,实现化石燃料的替代,实现燃煤机组的大幅度CO2减排。

    中国工程院院士岳光溪表示,国家能源集团开发的煤粉锅炉混氨燃烧技术在工业级粉煤锅炉上示范成功打通了绿氨在粉煤锅炉降碳、NOx减排的瓶颈,为我国未来燃煤机组实现大幅度碳减排探索出一条CCS以外的新路径。这也是国家大型央企牵头与科研单位和高校组成科技创新平台解决国家重大需求的一个典范事例。

    中国工程院院士刘吉臻认为,未来能源转型的方向是化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化转型。这其中混氨燃烧等灵活发电技术承担着重要的作用。绿氨作为低碳能源,其安全属性日益受到关注,应用前景极为广阔。

    中国石油和化学工业联合会会长李寿生也非常看好这一技术前景,他表示,燃煤锅炉混氨燃烧技术的开发为火电燃料多元化开辟了一个新的路径,也为合成氨的利用开创了一个“老兵新传”的新市场。

    专家表示,该项技术成果将改变传统高碳排放的燃煤发电方式,逐步实现化石燃料替代,大幅度缩减燃煤机组碳排放,为我国未来燃煤机组实现大幅度碳减排探索出一条有效技术路径,为推动我国化石能源高效清洁高效利用,国家“双碳”目标的实现提供了有力的技术支撑。

  • 原文来源:https://coal.in-en.com/html/coal-2610741.shtml
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
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    • 碱性电解槽是可再生能源大规模制氢的关键装备。日前,中国华能主导研制的世界单槽产能最大碱性制氢水电解槽在苏州下线,可制氢1300标准立方米/小时。今年10月,隆基氢能科技有限公司首台碱性水电解槽下线,单台制氢能力超1000标准立方米/小时。 由于碳达峰、碳中和目标的提出以及氢能产业的加速发展,绿氢在降碳中发挥的作用备受关注,电解水制氢的规模不断扩大。电解槽作为重要的绿氢制取设备,其技术发展及成本优势影响着绿氢规模化发展进程。业内人士认为,碱性电解槽作为我国的主流电解制氢技术,技术水平不断提升。 性能指标不断提升 业内研究显示,与质子交换膜水电解制氢和固体氧化物电解制氢技术相比,碱性电解水制氢是现阶段我国发展最成熟的电解制氢技术,在成本和寿命方面都具有明显的优势。 “目前碱性电解槽已经实现了国产化和大型化,设备投资降到了2000元/千瓦以下,一些电解槽运行寿命超过了20年。”华能清能院氢能部主任王金意说,目前国内绿氢项目还是以碱性电解制氢为主,随着近几年研发投入的加强,碱性电解槽性能也有了显著提升,在保持低成本优势的前提下,关键性能指标已经和质子交换膜电解槽接近。随着科研力量和产业投资的注入,碱性电解制氢技术在规模、成本、性能等综合性能上将保持竞争优势。 不过王金意提醒称,制氢设备并非越大越好。“准确地讲,氢气产量大型化和体积小型化的同时实现,是电解制氢设备的一个发展趋势,解决这一问题的关键是电流密度的提升。通过提升电流密度,实现单台氢气产量的提高和单位产量体积的下降,能够有效降低占地面积和设备投资成本,这对电解制氢的大规模应用推广十分重要。” 寻求进一步降本 相对于煤制氢、天然气制氢等传统化石燃料制氢来讲,碱性电解制氢的成本相对较高。根据目前的可再生能源度电成本、电解制氢的综合能耗,考虑电解槽的投资和运营成本,氢气的生产成本约为25-35元/公斤,而化石燃料制氢的成本约为8-18元/公斤。 此外,目前我国普遍使用的是非石棉基的PPS布,价格低廉,但隔气性差、能耗偏高。今年2月,科技部正式发布《关于对“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》,高效大功率碱水电解槽关键技术开发与装备研制被列入其中,研究内容包括新型非石棉隔膜批量制备技术、大直径碱性电解槽结构优化设计与集成技术等。 对此,王金意分析认为,在制氢产业尚未形成规模的情况下,为避免出现产业环节缺失或发展薄弱的情况,产业上下游协同,实现电解水制氢的经济性尤为迫切。 “目前,用电成本约占电解制氢成本的60%以上,通过电极、隔膜、电解槽等关键材料和核心部件的技术突破,可进一步降低制氢电耗。与此同时,挖掘电解制氢在上游电源、电网侧的储能调峰作用,可获得更优的综合用电价格或辅助服务补偿。”在王金意看来,这不仅有利于拓展绿氢的应用场景,还能保障绿氢的生产时间和消纳渠道,提高效益。 与可再生能源的适配性待加强 “与可再生能源适配性较差”是业内对碱性电解槽制氢的普遍印象。碳达峰、碳中和背景下,可再生能源规模将不断扩大,如何突破适配性难题? 王金意认为,碱性电解槽与可再生能源适配性较差是相对的。相对于质子交换膜电解槽,碱性电解槽的动态响应速率较慢。但在实际应用过程中,基于安全性的考虑,电网并不希望电源或负荷快速变化。 “事实上,提升碱性电解槽与可再生能源的适配性,可以从提高制氢系统的快速响应能力、提高大规模电解制氢的电源效率,以及电源和制氢系统间的耦合控制等方面加以解决。”王金意指出,这也是未来制氢技术发展的重要方向。
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-07-24
    • 7月18日,园区南岳电控(衡阳)工业技术股份有限公司成功研制出了全球首套氨氢融合复合动力燃料供给系统。此前。6月28日,装载该系统的一汽解放液氨直喷零碳内燃机实现成功点火。这标志着我国在商用车氨氢融合内燃机研发领域取得重要进展,相关技术达到世界领先。 据了解,氨氢融合零碳燃料技术,是一种可克服单一氢能在运输、储存、车载、安全及成本等方面应用缺陷的新型零碳技术,被视为全球动力和能源领域重大技术变革。 2021年,一汽解放、佛山仙湖实验室联合南岳电控等多家单位,共同开展了氨氢融合零碳燃料技术研究。其中,南岳电控承担其中的核心关键零部件——氨氢融合复合动力燃料供给系统的研发。 南岳电控氨氢动力项目负责人邓飞介绍,2019年,南岳电控启动并实施了“低碳、零碳”平台发展战略,着力开展低碳燃料喷射系统、后处理喷射系统、零碳燃料喷射系统等三板块核心技术攻关及关键零部件制造。 内燃机是汽车动力源。氨氢融合复合动力燃料供给系统,是氨氢直喷零碳内燃机的“心脏”。攻关中,团队攻克了高压共轨液氨直喷系统、预燃室氢气点火系统、氨气气道喷射系统等难题,成功研制出全球首套液氨直喷零碳内燃机电控高压双共轨氨燃料供给系统,突破了零碳内燃机核心关键零部件技术,助力氨氢直喷零碳内燃机的“心脏”实现了第一次跳动。 中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏表示,基于氢氨融合零碳动力的商用车碳中和技术是具有前瞻性和创新性的技术发展方向。我国在液氨内燃机设计、研制、燃烧系统构建,包括国产电控高压共轨氨燃料供给系统核心关键部件上的突破,标志着我国在这一重大技术创新上迈出了重要一步,有望解决新能源商用车一千公里以上长续航、重载、安全可靠等关键难题,提供更具TCO(总拥有成本)优势的碳中和商用车解决方案。 南岳电控董事长龙美彪表示,下一步,研发团队还将在零碳燃料电控喷射系统的研发和产业化应用的方向上持续发力。 氢内燃机(hydrogen internal combustion engine),也叫氢燃料发动机,以传统内燃机为基础,通过改变燃料供应系统、喷射系统以及燃料等,燃烧氢气产生动力,从而驱动车辆的行驶。可以简单的理解为烧氢气的发动机,其基本原理与普通的汽油或者柴油内燃机的原理一样,是基本的汽缸—活塞式的内燃机,同样是按照吸气——压缩——做功——排气4个冲程来完成化学能对机械能的转化,只是氢内燃机里的燃料是氢气。 氢内燃机的历史可以追溯到1807年,当时瑞士人伊萨克·代·李瓦茨研发了第一款单缸氢气内燃机。我国氢发动机的研究开始于20世纪80年代初,国内一些高校和科研单位对内燃机燃氢和燃氢双燃料内燃机等进行了实验研究。 2007年6月18日,我国自主研制的第一台高效低排放氢内燃机在重庆长安汽车集团成功地实现点火。高效低排放氢内燃机是国家“863”计划唯一立项的氢燃料重点项目,它的成功点火标志着我国氢内燃机研究技术已经获得了突破性的进展,为氢内燃机的产业化奠定了基础。 近年来,在国家利好政策的助力下,氢能产业尤其是氢燃料电池汽车产业得到了较快发展。与此同时,作为减碳技术路线的有效补充,被“冷落”多年的氢内燃机也开始受到行业的关注。 2022年8月,工信部明确表示要将氢气内燃机纳入氢能发展战略中予以支持,并根据氢气发动机技术进步和应用推广情况,提前布局相关标准预研。 截止当前,一汽、广汽、潍柴、玉柴、东风、北汽等企业均布局氢内燃机,持续在这方面储备技术并取得突破,部分企业亦开发相应的车型,整个氢内燃机的技术越发成熟。 当前,在全球能源绿色化的大背景下,不同的动力路线擅长的领域和场景不尽相同,逐渐呈现出百花齐放的市场格局。氢内燃机作为能够实现传统化石能源替代的可行性技术路线,已经引起了众多的关注。不过,目前业界还处于初步探索阶段,未来前景如何还有待观察,氢内燃机的商业化道路任重而道远。