新能源趨勢引導,氨產業探尋新方向
氫能源是新能源開發的一個熱門領域,其優點很多,但儲存和運輸的技術難度大、成本高。儲存方面,氫是元素周期表上最輕的元素,容易泄露,因此對儲存容器要求高。運輸方面,如果遠距離運輸氫,需要將其液化,即在常壓下將其溫度降低到-235攝氏度以下,能耗較高;如果以管道運輸,則需要克服純氫以及摻氫的氣體給管道帶來的安全隱患,攻克氫氣管道的材料難題。在氫能源高昂的成本下,氨氣開始受到人們關注。
氨是世界上最重要的基礎化學品之一,在現代工農業生產中具有廣泛用途。氨由一個氮原子和三個氫原子組成,是天然的儲氫介質;常壓狀態下,溫度降低到-33攝氏度就能液化,便于安全運輸;目前全球八成以上的氨用于生產化肥。因此,理論上,可以用可再生能源生產氫,再將氫轉換為氨,運輸到目的地。
除了作為氫能載體,氨還是一種相對廉價的零碳燃料。它的能量密度很高,是液氫的1.5倍,且氨和氧的燃燒反應產物為水和氮氣,而氮氣約占空氣78%,因此氨的燃燒過程實現了零碳排放。
基于氨的上述特性,業內開始追求氨氫能源融合,一方面打造氫能儲運新體系,另一方面開始將氨氫混燒燃料作為重要的減碳途徑之一。
發動機、氫燃料電池行業的企業開始打造氨氫供應鏈,為生產綠氨提供電解設備;氣體產品和化工公司投資制氫項目,建設綠氫工廠,為氫燃料公共汽車提供動力,同時應用“氫氨轉換技術”生產氨,以便于氫的運輸和出口;發電用燃料中也在朝著煤、氨氫混燒轉向。
新技術的研發和應用也在加速推進氨能產業的發展。世界首個燃煤鍋爐混氨燃燒技術工業應用項目2022年年初在山東成功投運,在國際上首次實現40兆瓦等級燃煤鍋爐氨混燃比例為35%的中試驗證,標志著我國燃煤鍋爐混氨技術達到世界領先。
2022年,國內首創的8.3兆瓦純氨燃燒器,在30萬千瓦煤電機組上一次性點火成功并穩定運行,標志著氨能綜合利用發電示范項目取得了關鍵進展,按照“綠電→電解水制氫→合成氨→氨運輸→火電廠摻氨燃燒”的技術路徑,通過試驗逐步提高火電摻氨燃燒比例,達到有效降低燃煤發電二氧化碳排放和能耗總量的目標,為火電機組“三改”聯動提供關鍵技術支撐,帶動火電節能降碳。
我國是全球氨生產大國,全世界每年生產大概2億噸左右。專家指出,氫氨融合是國際清潔能源的前瞻性、顛覆性、戰略性的技術發展方向,是解決氫能發展重大瓶頸的有效途徑,同時也是實現高溫零碳燃料的重要技術路線。
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