氨能应用蓄势待发-环球快讯
氨能应用再获重大突破。
(资料图片)
日前，全国首例大型煤电机组大比例掺氨燃烧工程示范在皖能铜陵公司取得成功，标志着我国燃煤机组大比例掺氨清洁高效燃烧技术率先进入工业应用阶段，为煤电企业节能减排、绿色发展提供了一条新路径。
作为一种较易储运的储氢载体，氨主要由氢气和空气合成制取，又可经催化分解制取氢气，被业内认为是破解氢大规模储运难题的有效手段。另外，氨可以作为能源直接燃烧，且燃烧产物只有氮气和水，可用于热电锅炉以及船舶发动机等领域。因此，氨被视为氢能以外的另一种清洁低碳能源，是助力“双碳”目标的新路径之一。
破解氢储运难题
近年来，我国氢能产业迎来大规模发展，诸多企业纷纷布局。但目前，氢能主要以长管拖车等公路运输方式为主，长距离管道输氢技术仍处于项目示范阶段，运输成本高且效率低，严重制约产业进一步发展。
“氨最大的优势是储运远比氢安全、方便，而且体系成熟，可以实现大规模储运。”厦门大学能源学院教授王兆林在接受《中国能源报》记者采访时表示，“从物理化学性质上讲，氨的沸点高，在-33摄氏度温度条件下就可以液化，比天然气液化还容易。相反，氢需要在-253摄氏度的超低温条件下才能液化，所以氨在储运方面比氢的成本低得多，这一点决定了用氨储氢运氢，比高压氢直接储运成本低。”
“从安全性上讲，氨不像氢那么易燃，也意味着不容易爆炸，因此氨能更安全。另外，氨分子比氢分子大得多，不容易泄漏，而氢比较容易泄漏，所以其密封相对麻烦。这些决定了氨比氢更容易大规模应用，也更易在商业化上走在前列。”王兆林补充道。
除了上述优势，液氨的体积能量密度也远大于液氢，同样体积液氨的储氢密度比液氢高60%。
曾长期从事氨领域研究工作的韩园元也告诉《中国能源报》记者：“氨能的提出最主要是想解决氢的储运问题，因为氢储运目前还存在难题，如果转成氨，能规避一定的技术瓶颈。我国氨产业规模很大，不管从技术上还是配套设施上，都比较成熟且经验丰富，可大幅降低氢储运成本。”
已有多个应用实践
据《中国能源报》记者了解，此前氨主要用作化肥和化工品。近年来，随着“双碳”目标提出，氨作为一种绿色清洁能源逐渐走入大众视野。
“中国是全世界最大的合成氨使用国，如果发展氨能源，一定比其他国家有优势。”王兆林表示。
中国石油集团安全环保技术研究院副院长雍瑞生等撰文指出，氨的能源属性和储能属性使其在动力燃料、清洁电力和储氢载体等新市场方面具有极大发展潜力。一方面，氨可以直接用于供能。氨被认为在发电和重型交通运输领域具有脱碳应用潜力。氨直接燃烧或与常规燃料混燃用于发电，有利于构建清洁电力系统；氨用于发动机燃料，有利于解决交通运输领域的碳排放问题。另一方面，氨可以间接供能使用。氨作为储氢介质，利用催化技术能够实现氨-氢转化，可打破传统的氢储运方式，为发展“氨-氢”绿色能源产业奠定基础。
“目前，氨作为能源应用主要有两个方向，一是‘氢-氨’转化，解决氢的储运问题；二是氨直接燃烧，替代燃煤发电、船舶用油等。”韩园元表示。
据了解，目前西方国家已开始在船运上使用氨作为燃料，我国的氨能应用也有多个实践。
2022年，中国石化与福州大学合作的全国首座氨现场制氢加氢一体站示范项目启动。项目以氨作为氢气的储能载体，实现氨在线制氢、分离纯化、升压加注等功能，解决了高密度储运氢气的安全性问题，为零碳氨氢能源利用打造一个闭环。
在水泥窑炉和热电锅炉上，氨能也已开始商业化应用。公开信息显示，皖能集团和合肥能源研究院实现100MW—300MW负荷下煤电机组燃煤掺氨比例10%—35%多种工况的锅炉安全平稳运行，氨燃尽率达99.99%。
绿氨投资建设提速
值得注意的是，虽然氨能利用领域多样，但目前，我国合成氨还未实现绿色生产。
“氨能利用真正卡脖子的问题是缺乏绿氨，目前主要制取来源还是灰氢。”王兆林指出，“绿氨只需要水、空气和绿电，就可以就地合成。西北地区有些无法消纳的光伏发电和风电，可以电解水制取氢气，再用来合成氨，这样可以很便利地从西北地区运送到东部，这一点对我国非常重要。目前我国能源对外依存度较高，如果能够就地合成氨，可在一定程度上摆脱对世界石油和天然气的依赖。”
《中国能源报》记者注意到，今年以来，多家企业陆续布局了绿氨项目，绿氨投资步伐加快。来自亚化咨询的统计数据显示，中国石油、中国电建、国家电投、国家能源集团等企业今年均在推进绿氨项目，项目总投资额达1267亿元。
今年初，内蒙古自治区能源局发布公告称，巴彦淖尔市乌拉特中旗三一重能50万千瓦离网型风光制氢一体化示范项目成功入选示范项目。该项目总投资42.7亿元，建设400MW风电、100MW光伏、电化学储能建设40MW/80MWh，年生产绿氢3.6万吨、绿氨15万吨。
此外，内蒙古乌兰察布兴和县风光发电制氢合成氨一体化项目也于今年初正式获批。该项目是中国石油在内蒙古投资的首个风光发电制氢合成氨一体化项目，总投资41.39亿元，将建设风电350MW，光伏150MW；年制氢能力25700吨，用于合成氨、尿素；项目计划2024年年底投产。
