以氨替代煤助力减少细颗粒物
经环保装置处理彻底去除氨气

柳昌国 成均馆大学机械工程学系教授

柳昌国 成均馆大学机械工程学系教授

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继今年3月清洁氢认证制试点项目之后,5月又将全球首次开设清洁氢发电招标市场等,为向清洁氢生态体系转型的制度框架正逐步建立。


氨燃料掺烧发电是将清洁氢转化为氨,再与燃煤火电进行混合燃烧,是清洁氢发电的核心政策之一。人们期待,氨掺烧发电最终将在减少化石燃料使用和温室气体排放的同时,发挥通往氢能社会的“踏脚石”作用。


然而,近期国内外环境团体对氨掺烧发电发出了担忧之声。首先是担心氨掺烧发电可能成为延长燃煤火电寿命的手段。要降低表示发电成本的平准化发电成本(韩元/千瓦时),就必须延长运营期限,因此有观点认为,氨掺烧发电被用作延长燃煤电站寿命的变通手段。

氨混烧发电构成示意图

氨混烧发电构成示意图

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但目前清洁氢发电招标市场的合同期限被限定为15年,同时还附加了“以达到现有机组剩余寿命为止”这一条件。因此,只能期待在剩余寿命期间产生减排效果,从根本上不可能利用该制度来“钻空子”延长燃煤机组寿命。


另外,参与招标的电站还要接受环境贡献度、产业经济贡献度、项目可信度、居民接纳度、项目进展情况及电网接纳性等非价格因素的评估。相对而言,具备高效率、环保功能的火电机组会获得更高评价。运营国内最新1吉瓦级电站的发电企业,如能开发并运行合适的清洁燃料供应模式,将成为最有利的发电业务主体。

也有意见担心未充分燃烧的氨被排放出来(即“氨逃逸”)。但氨掺烧发电要经过相当于30层公寓楼高度的锅炉和分5级设置的环保设施,对氨进行去除。


在锅炉燃烧器中供给的煤和氨,在70至80米高度、1200至1500摄氏度的高温区域内有足够停留时间,几乎可以完全燃烧。韩国机械研究院、韩国电力研究院等国内研究机构在实际锅炉温度更低等不利条件下的实验中,也确认了氨的完全燃烧。


如果由于设计或运行缺陷,烟气中仍含有少量未燃烧的氨,将通过脱硝装置去除其中的氮成分。若仍有残余氨,则会经过电除尘器捕集、石灰浆液喷淋工艺等环节,几乎被完全去除。即便在此之后仍可能存在的氨,也会在最后第5级的除雾器中被去除。


从技术角度看,氨逃逸并不足以构成忧虑。比这更重要的是氨燃烧过程中生成的氮氧化物(NOx)。为此,需要对燃烧方式进行优化;通过当前正在开发的技术,预计可较为容易地将排放量控制在不高于燃煤燃烧的水平。


在燃煤火电中推行氨掺烧政策,是在我国现实条件下,实现发电领域温室气体大幅减排并扩大氢能生态体系的最佳方案之一。此外,氨掺烧通过替代煤炭,还将减少二氧化硫和颗粒物的排放,预计也将有助于降低细颗粒物污染。



Ryu Chang-guk,成均馆大学机械工程系系主任(韩国燃烧学会副会长)


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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