我國煤電機組摻氨發電技術處于全球領先水平

由中國產業發展促進會氫能分會（簡稱“氫能促進會”）聯合30余家氫能產業龍頭企業和科研院校共同編寫的《中國氫能技術發展研究報告2024》（簡稱《報告》）近日在京發布。
《報告》著眼于我國氫能全產業鏈技術發展現狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關鍵環節，從技術發展現狀、不同技術路線對比、核心技術與關鍵裝備水平、國內外技術水平比較等方面進行了全面梳理，并立足全球氫能技術前沿發展方向與我國氫能產業發展實際需要，分析并提出了我國氫能全產業鏈各環節關鍵技術發展方向的科學建議。

2025年政府工作報告中明確提出“開展煤電低碳化改造試點示范”。根據2024年7月國家發改委、國家能源局印發的《煤電低碳化改造建設行動方案（2024-2027年）》，生物質摻燒、綠氨摻燒和碳捕集利用與封存是當前我國煤電低碳化改造的三大實施路徑。相較生物質摻燒和碳捕集利用與封存，綠氨摻燒具有原材料來源廣泛、不受地質因素約束、與可再生能源耦合度高等優勢。

《報告》指出，目前，我國已在300MW和630MW等多個機型上完成了大型煤電機組大比例摻氨燃燒試驗，最大摻氨比例達到35%，最大摻氨量超過21t/h，氨煤熱量比超過1∶2，氨燃盡率達到99.99%，氨逸率低于2ppm，摻氨燃燒后，機組的發電效率與優質燃煤工況相當。氨燃燒器、氨蒸發器、等離子體氨裂解器等核心裝備，以及長距離供氨氣化控制系統、燃燒器控制系統、爐膛溫度場和氣體成分在線檢測等系統完成自主研發并成功應用于相關示范項目。整體來看，我國在煤電機組摻氨發電領域已取得重要突破，相關技術和裝備處于全球領先水平。

根據《報告》，我國煤電機組摻氨燃燒設備已進入工程化驗證階段，建立不同工況下氨煤混合燃料的詳細反應機理模型，研究氨煤混合燃料火焰形態以及具體傳熱規律是現階段研究的重點領域。在燃燒器方面，氨燃燒器主要分為煤摻氨燃燒器和純氨燃燒器兩種。在氨煤混合燃燒過程中，煤摻氨燃燒器中的氨和煤粉顆粒可能會發生搶氧反應，造成未燃盡碳增加的風險。目前，國內外對氨煤混燒燃燒器的研究主要集中在氣固兩相燃燒器的開發方面，且均側重于氨和煤在燃燒器內部的混合燃燒，我國在煤摻氨低氮燃燒器方面達到國際先進水平。純氨燃燒器可以有效調控氨與煤粉顆粒的搶氧反應，但是其點火與穩燃過程控制難度較大，目前，我國已完成了自助化純氨燃燒器的開發工作，相關技術處于國際領先水平。

《報告》強調，在煤電機組逐步由電量型電源向支撐性和調節性電源轉變的進程中，不同工況下煤電機組摻氨燃燒的特性不盡相同。在滿負荷工況下，噴入爐膛的氨氣能夠快速燃盡，但是當鍋爐運行在深度調峰時（<20%負荷），即低負荷運行過程中，則會出現氨逃逸現象，因此需要采用富氧燃燒、等離子體輔助燃燒等燃燒增強措施，實現低負荷下的平穩燃燒。

《報告》建議，綜合考慮度電成本、綠氨供應能力等因素，在近期（2025年）、中期（2030年）、遠期（2050年）各階段煤電摻氨項目摻氨比例分別為5%~10%、10%~20%、40%~50%。