我国煤电机组掺氨发电技术处于全球领先水平

由中国产业发展促进会氢能分会（简称“氢能促进会”）联合30余家氢能产业龙头企业和科研院校共同编写的《中国氢能技术发展研究报告2024》（简称《报告》）近日在京发布。
《报告》着眼于我国氢能全产业链技术发展现状与趋势，围绕氢能“制储输用”各关键环节，从技术发展现状、不同技术路线对比、核心技术与关键装备水平、国内外技术水平比较等方面进行了全面梳理，并立足全球氢能技术前沿发展方向与我国氢能产业发展实际需要，分析并提出了我国氢能全产业链各环节关键技术发展方向的科学建议。

2025年政府工作报告中明确提出“开展煤电低碳化改造试点示范”。根据2024年7月国家发改委、国家能源局印发的《煤电低碳化改造建设行动方案（2024-2027年）》，生物质掺烧、绿氨掺烧和碳捕集利用与封存是当前我国煤电低碳化改造的三大实施路径。相较生物质掺烧和碳捕集利用与封存，绿氨掺烧具有原材料来源广泛、不受地质因素约束、与可再生能源耦合度高等优势。

《报告》指出，目前，我国已在300MW和630MW等多个机型上完成了大型煤电机组大比例掺氨燃烧试验，最大掺氨比例达到35%，最大掺氨量超过21t/h，氨煤热量比超过1∶2，氨燃尽率达到99.99%，氨逸率低于2ppm，掺氨燃烧后，机组的发电效率与优质燃煤工况相当。氨燃烧器、氨蒸发器、等离子体氨裂解器等核心装备，以及长距离供氨气化控制系统、燃烧器控制系统、炉膛温度场和气体成分在线检测等系统完成自主研发并成功应用于相关示范项目。整体来看，我国在煤电机组掺氨发电领域已取得重要突破，相关技术和装备处于全球领先水平。

根据《报告》，我国煤电机组掺氨燃烧设备已进入工程化验证阶段，建立不同工况下氨煤混合燃料的详细反应机理模型，研究氨煤混合燃料火焰形态以及具体传热规律是现阶段研究的重点领域。在燃烧器方面，氨燃烧器主要分为煤掺氨燃烧器和纯氨燃烧器两种。在氨煤混合燃烧过程中，煤掺氨燃烧器中的氨和煤粉颗粒可能会发生抢氧反应，造成未燃尽碳增加的风险。目前，国内外对氨煤混烧燃烧器的研究主要集中在气固两相燃烧器的开发方面，且均侧重于氨和煤在燃烧器内部的混合燃烧，我国在煤掺氨低氮燃烧器方面达到国际先进水平。纯氨燃烧器可以有效调控氨与煤粉颗粒的抢氧反应，但是其点火与稳燃过程控制难度较大，目前，我国已完成了自助化纯氨燃烧器的开发工作，相关技术处于国际领先水平。

《报告》强调，在煤电机组逐步由电量型电源向支撑性和调节性电源转变的进程中，不同工况下煤电机组掺氨燃烧的特性不尽相同。在满负荷工况下，喷入炉膛的氨气能够快速燃尽，但是当锅炉运行在深度调峰时（<20%负荷），即低负荷运行过程中，则会出现氨逃逸现象，因此需要采用富氧燃烧、等离子体辅助燃烧等燃烧增强措施，实现低负荷下的平稳燃烧。

《报告》建议，综合考虑度电成本、绿氨供应能力等因素，在近期（2025年）、中期（2030年）、远期（2050年）各阶段煤电掺氨项目掺氨比例分别为5%~10%、10%~20%、40%~50%。