煤炭是我國(guó)的主題能源，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，逐步降低煤炭等化石能源消費(fèi)比重，退出落后產(chǎn)能是合理的，但煤炭是中國(guó)能源安全的基礎(chǔ)，但因煤炭燃燒產(chǎn)生的碳排放占我國(guó)總碳排放的75%以上，其中燃煤發(fā)電產(chǎn)生的碳排放約占總碳排放的40%，是我國(guó)最大的碳排放來(lái)源。

要落實(shí)雙碳政策，不能簡(jiǎn)單地提出“去煤化”，而是要考慮如何實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔利用。在雙碳政策下，推進(jìn)火電機(jī)組摻氨或純氨燃燒是發(fā)電領(lǐng)域碳減排的重要技術(shù)方向，可以彌補(bǔ)可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性、保障電力安全，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”的有效途徑。

氨是以氫氣和氮?dú)鉃樵仙a(chǎn)的，可只依靠水、空氣和電，這意味著理論上有和氫氣一樣的清潔制備方法，實(shí)現(xiàn)零碳排放的綠氨是可行的。除作為化工原料，氨還可以作為能源使用，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下，氨燃燒的產(chǎn)物為氮?dú)夂退?，清潔無(wú)碳，將氨與火電廠(chǎng)的燃煤一起摻燒，可以降低火電廠(chǎng)的碳排放。

煤氨混燃優(yōu)勢(shì)

1.環(huán)保減排。燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)可以有效地減少燃煤鍋爐的二氧化硫、氮氧化物等污染物排放，達(dá)到環(huán)保減排的目的。
2.提高燃燒效率。燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)可以使燃燒過(guò)程更加充分，燃燒溫度更高，從而提高燃燒效率，降低能源消耗。
3.降低運(yùn)行成本。燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)可以減少燃燒產(chǎn)生的污染物排放，降低環(huán)保治理成本，同時(shí)還可以提高燃燒效率，降低能源消耗，從而降低運(yùn)行成本。
4.適用范圍廣。燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)可以適用于各種類(lèi)型的燃煤鍋爐，無(wú)論是小型燃煤鍋爐還是大型燃煤鍋爐都可以采用這種技術(shù)。

煤氨混燃經(jīng)濟(jì)性

氨燃料是一種可以從天然氣或其他可再生能源中制備出來(lái)的清潔能源。由于其可再生性質(zhì)和無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn),氨燃料在可再生能源領(lǐng)域越來(lái)越受到關(guān)注。

氨燃料的價(jià)格受原材料成本和生產(chǎn)工藝影響，研究表明，電價(jià)是影響綠氨價(jià)格的主要因素，隨著電價(jià)增加，綠氨的燃料成本迅速增加，當(dāng)電價(jià)低于0.102元/(kW·h)時(shí)，綠氨的成本會(huì)低于天然氣和灰氫，從經(jīng)濟(jì)性角度證明了氨氣替代天然氣的可行性。但只有當(dāng)電價(jià)為0元/(kW·h)，即使用棄電制氨時(shí)，綠氨成本才能與煤炭燃料一較高下。下圖為綠氨、煤、天然氣、灰氫的燃料成本隨電價(jià)和碳價(jià)的變化趨勢(shì)?？梢?jiàn)當(dāng)使用電網(wǎng)電力制備綠氨時(shí)，在成本上無(wú)論如何都無(wú)法對(duì)煤炭、天然氣等進(jìn)行替代，因此要充分利用棄電，實(shí)現(xiàn)部分煤炭替代。

今年，合肥對(duì)300兆瓦燃煤機(jī)組進(jìn)行了高比例摻氨混燃實(shí)驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了最高摻氨35％的平穩(wěn)運(yùn)行。試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)還自主研發(fā)了長(zhǎng)距離供氨氣化控制系統(tǒng)、集成等離子體的燃燒器控制系統(tǒng)、爐膛溫度場(chǎng)和氣體成分在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)等“三套控制系統(tǒng)”，彌補(bǔ)了多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的不足。

12月，我國(guó)600兆瓦燃煤發(fā)電機(jī)組上成功實(shí)施煤炭摻氨燃燒試驗(yàn)，這是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外完成摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證的容量最大機(jī)組。試驗(yàn)主要采用氨煤預(yù)混燃燒技術(shù)，按照第一階段試驗(yàn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)了500兆瓦、300兆瓦等多個(gè)負(fù)荷工況下燃煤鍋爐摻氨燃燒平穩(wěn)運(yùn)行。

在國(guó)際上，煤摻氨混合燃燒技術(shù)仍處于起步階段，尚未實(shí)現(xiàn)廣泛地工業(yè)化應(yīng)用。在國(guó)外，研究前沿國(guó)家的目標(biāo)仍為實(shí)現(xiàn)摻氨比為20%的混合燃料穩(wěn)定燃燒。

隨著清潔能源的需求不斷增長(zhǎng),含碳摻氨燃料的研究也會(huì)繼續(xù)發(fā)展。未來(lái)的研究重點(diǎn)主要集中于以下幾個(gè)方面:
1、燃燒特性的深入研究,例如燃料的組分、燃燒參數(shù)等因素的影響。
2、發(fā)電效率的提高,例如控制氨氣的配比和添加化學(xué)助劑等方法的研究。.
3、應(yīng)用示范的擴(kuò)大,例如將含碳摻氨燃料的應(yīng)用范圍從發(fā)電擴(kuò)展到熱力供暖、工業(yè)制氫等領(lǐng)域。
4、研究氮氧化物和其他有害排放物的控制技術(shù),完善含碳摻氨燃料的燃燒控制和尾氣治理技術(shù)。

綠氨燃料作為一種清潔、可再生的能源,具有很多優(yōu)點(diǎn)，但成本受電價(jià)的影響較大，使用棄電制綠氨更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煤炭替代。未來(lái),氨燃料和煤氨混燃技術(shù)將呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供更多可能性。