资源描述
敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 1/1 22 0 2 4 年 0 7 月 3 1 日 证券 研究 报告|产业 点评 报告煤 电低 碳化 改 造建 设行 动方 案 出台，绿 色 氢氨+火 电助 力双 碳 目标 实现氢 能 点 评 报 告氢 能投资 评级：推荐（维持）分 析 师：张 锦分析师登记编码：S 0 8 9 0 5 2 1 0 8 0 0 0 1电话：0 2 1-2 0 3 2 1 3 0 4邮箱：z h a n g j i n c n h b s t o c k.c o m研 究 助 理：张 后 来邮箱：z h a n g h o u l a i c n h b s t o c k.c o m销 售 服 务 电 话：0 2 1-2 0 5 1 5 3 5 5行 业 走 势 图（2 0 2 4年 7 月 3 0日）资 料 来 源：i F i n D，华 宝 证 券 研 究 创 新 部相 关 研 究 报 告1、动力电池行业周报：两部门印发关于加 力 支 持 大 规 模 设 备 更 新 和 消 费 品 以 旧换 新 的 若 干 措 施2 0 2 4.0 7.2 0-2 0 2 4.0 7.2 6 2 0 2 4-0 7-2 92、动力电池行业周报：广东省能源局发布 关 于 印 发 电 动 汽 车 充 电 基 础 设 施 设 备更 新 计 划 的 通 知 2 0 2 4.0 7.1 3-2 0 2 4.0 7.1 9 2 0 2 4-0 7-2 23、天合元氢签署西班牙合作 协议，国内制 氢 企 业 加 速 进 军 绿 氢 国 际 市 场 氢 能点评报告2 0 2 4-0 7-1 6投 资 要 点 事 件：煤 电 低 碳 化 改 造 建 设 行 动 方 案（2 0 2 4 2 0 2 7 年）出 台：7 月 1 5 日，发 改 委 等 发 布 煤 电 低 碳 化 改 造 建 设 行 动 方 案(2 0 2 4 2 0 2 7 年)提 到，未 来 煤电 将 利 用 可 再 生 能 源 富 余 电 力 制 绿 氢 并 合 成 绿 氨，实 施 燃 煤 机 组 掺 烧 绿 氨 发 电，改 造 后 煤 电 机 组 应 具 备 掺 烧 1 0%以 上 绿 氨 能 力。此 前，国 家 能 源 局 2 0 2 4 年 3月 1 8 日 发 布 的 2 0 2 4 年 能 源 工 作 指 导 意 见 指 出，要 深 入 探 索 火 电 掺 烧 氢、氨 技 术，并 强 化 试 点 示 范。氨 是 应 用 前 途 广 泛 的 无 碳 燃 料：氨 掺 烧 可 根 据 反 应 设 备 分 为 在 锅 炉 中 反 应 的氨 煤 掺 烧 和 在 非 锅 炉 设 备 中 反 应 的 氨 与 其 他 活 性 燃 料 掺 烧。煤-氨 掺 烧 将 一 定 量氨 掺 入 煤 炭 中 混 烧，增 强 燃 料 的 可 燃 性 和 稳 定 性，同 时 减 少 N O x 等 有 害 气 体 的排 放，以 实 现 减 排。目 前，国 内 外 相 关 研 究 主 要 针 对 高 掺 氨 比 条 件 下 的 燃 烧 困难 以 及 氮 氧 化 物 排 放 等 问 题。非 锅 炉 设 备 可 分 为 内 燃 机 和 燃 气 轮 机 两 种，内 燃机 中 氨 易 稳 定 燃 烧，同 时 通 过 氨 和 其 他 燃 料 的 等 混 合 燃 烧 可 改 善 氨 自 身 较 差 的燃 烧 性 质；而 燃 气 轮 机 更 有 利 于 火 焰 传 播 同 时 可 适 应 不 同 燃 料 的 结 构 改 造。天 然 气-氢 掺 烧 能 够 减 少 温 室 气 体 排 放，提 高 能 源 利 用 效 率：天 然 气-氢 掺 烧将 一 定 量 氢 气 掺 入 天 然 气 进 行 混 烧，能 够 有 效 改 善 燃 气 燃 烧 质 量 和 烟 气 排 放。氢 气 相 比 天 然 气 有 着 更 好 的 燃 烧 性 质，且 实 际 应 用 中，天 然 气 掺 氢 位 置 的 不 同可 以 带 来 差 异 化 的 应 用 规 模。在 技 术 进 展 和 项 目 成 就 方 面，国 际 上 如 西 门 子、三 菱 日 立、通 用 电 气 等 多 家 公 司 围 绕 富 氢 燃 烧 器 开 展 研 究，实 现 了 包 括 提 高 火焰 稳 定 性 和 燃 烧 效 率 在 内 的 多 方 面 突 破。同 时，处 于 对 碳 中 和 目 标 的 追 求，各国 政 府 大 力 开 展 天 然 气 掺 氢 项 目，氢 能 应 用 场 景 更 加 广 泛。国 内 绿 色 氢 氨 掺 烧 项 目 建 设 情 况：双 碳 目 标 下，传 统 火 电 行 业 面 临 升 级 转 型的 压 力，氢 氨 掺 烧 项 目 的 发 展 在 实 现 低 碳 化 能 源 互 联 的 同 时 打 开 了 绿 色 氢 氨 发展 的 潜 力 市 场。国 内 以 国 家 电 投、国 家 能 源、上 海 电 气 为 代 表 的 多 家 公 司 联 合各 高 校 及 研 究 院 开 展 掺 烧 技 术 的 研 究 合 作，实 现 了 包 括 掺 烧 设 备、掺 烧 技 术 等多 方 面 的 突 破。展 望 未 来，随 着 氢 氨 能 利 用 场 景 的 扩 大，叠 加 氢 氨 耦 合 煤 电 市场 的 进 一 步 打 开，方 案 等 政 策 推 广 落 实，我 国 将 实 现 氢 能 终 端、氨 能 发 电、氨 能 燃 料 等 产 业 应 用 的 无 碳 排 放。投 资 建 议：随 着 相 关 政 策 规 划 的 落 地 以 及 氢 氨 掺 烧 技 术 的 突 破，高 掺 烧 率 燃烧 器 设 备 研 发 有 望 加 快，火 电 低 碳 化 项 目 建 设 将 迎 来 加 速 发 展 期，传 统 火 电 行业 将 面 临 更 多 与 清 洁 能 源 耦 合 发 展 的 机 会，氢 氨 储 运、锅 炉 设 备、内 燃 机、燃气 轮 机、氨 裂 解 器 等 行 业 的 公 司 有 望 受 益。风 险 提 示：技 术 发 展 不 及 预 期、政 策 效 果 不 及 预 期；本 报 告 部 分 图 表 根 据 新闻 资 料 整 理，或 存 在 统 计 不 完 备 的 情 况。产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 2/1 2内容 目录1.煤 电 低 碳 化 改 造 建 设 行 动 方 案（2 0 2 4 2 0 2 7 年）出 台.32.方 案 的 落 地 有 助 于 氢 氨 掺 烧 对 传 统 能 源 的 进 一 步 低 碳 化 改 造 建 设.42.1.绿 氨：应 用 前 途 广 泛 的 无 碳 燃 料.42.1.1.锅 炉 设 备 中 的 煤 氨 掺 烧.42.1.2.非 锅 炉 设 备 中 氨 与 高 活 性 燃 料 掺 烧.52.2.天 然 气-氢 掺 烧：减 少 温 室 气 体 排 放，提 高 能 源 利 用 效 率.62.2.1.天 然 气 掺 氢 燃 烧 效 率 高，应 用 规 模 差 异 化.62.2.2.天 然 气-氢 掺 烧 技 术 进 展 及 项 目 成 就.73.国 内 氢 氨 掺 烧 项 目 建 设 情 况.94.投 资 建 议.1 05.风 险 提 示.1 1图表 目录图 1：2 0 1 9-2 0 2 3 年 全 国 氢 产 量（万 吨）.4图 2：2 0 1 9-2 0 2 3 年 全 国 合 成 氨 产 量 及 同 比（万 吨，%）.4图 3：氨 煤 掺 烧 氮 转 化 反 应 路 径.4图 4：典 型 N H 3/H 2/空 气 燃 烧 器 与 部 分 预 混 燃 烧 器 对 比.6图 5：天 然 气 输 运、利 用 流 程 及 不 同 掺 氢 位 置 模 式.7表 1：方 案 中 涉 及 绿 氢、绿 氨 的 相 关 内 容.3表 2：典 型 的 氨 煤 混 燃 实 验 装 置.5表 3：氢 气 与 天 然 气 的 特 性 参 数.6表 4：富 氢 燃 烧 器 研 究 进 展.7表 5：国 际 氢 燃 料 燃 机 示 范 项 目.8表 6：2 0 2 1-2 0 2 4 年 国 内 氢 氨 掺 烧 项 目 汇 总.9WUFUuNmRpMpOoQpMqNsNnM8O9R6MpNpPnPrNjMpPwOjMpPpObRoOvMxNpOnRMYmRpN产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 3/1 21.煤 电低 碳化 改造 建设 行动 方案（2 0 2 4 2 0 2 7 年）出 台7 月 1 5 日，国 家 发 展 改 革 委 和 国 家 能 源 局 在 国 家 发 改 委 网 站 发 布 煤 电 低 碳 化 改 造 建 设 行动 方 案(2 0 2 4 2 0 2 7 年)（以 下 简 称“方 案”）。该 文 件 以 统 筹 推 进 存 量 煤 电 机 组 低 碳 化 改 造和 新 上 煤 电 机 组 低 碳 化 建 设、提 升 煤 炭 清 洁 高 效 利 用 水 平、构 建 清 洁 低 碳 安 全 高 效 的 新 型 能 源体 系、实 现 碳 达 峰 碳 中 和 为 目 标 进 行 编 制。方 案 提 到，未 来 煤 电 将 利 用 可 再 生 能 源 富 余 电 力制 绿 氢 并 合 成 绿 氨，实 施 燃 煤 机 组 掺 烧 绿 氨 发 电，改 造 后 煤 电 机 组 应 具 备 掺 烧 1 0%以 上 绿 氨 能力。表 1：方 案 中 涉 及 绿 氢、绿 氨 的 相 关 内 容分 类 具 体 内 容改 造 和 建 设 方式绿 氨 掺 烧利 用 可 再 生 能 源 富 余 电 力 制 绿 氢 并 合 成 绿 氨，实 施 燃 煤 机 组 掺 烧 绿 氨 发 电，改 造 后 煤 电 机 组应 具 备 掺 烧 1 0%以 上 绿 氨 能 力。改 造 和 建 设 要求项 目 布 局实 施 绿 氨 掺 烧 的 项 目，所 在 地 应 具 备 可 靠 的 绿 氨 来 源，并 具 有 丰 富 的 可 再 生 能 源 资 源 以 满 足绿 氨 制 备 需 要。机 组 条 件鼓 励 煤 炭 与 煤 电 联 营、煤 电 与 可 再 生 能 源 联 营“两 个 联 营”和 沙 漠、戈 壁、荒 漠 地 区 大 型 风电 光 伏 基 地 配 套 煤 电 项 目 率 先 实 施 绿 氨 掺 烧 示 范。煤 电 低 碳 化 改 造 建 设 项 目 应 严 格 执 行 环 境管 理 制 度，确 保 各 类 污 染 物 达 标 排 放。绿 氨 掺 烧 项 目 氨 存 储 设 施 原 则 上 应 建 于 煤 电 机 组 厂 区外，项 目 实 施 单 位 应 进 一 步 明 确 并 严 格 执 行 具 体 管 理 要 求。保 障 措 施优 化 电 网 运 行调 度推 动 对 掺 烧 生 物 质/绿 氨 发 电、加 装 碳 捕 集 利 用 与 封 存 设 施 部 分 电 量 予 以 单 独 计 量。加 强 技 术 创 新应 用加 强 煤 电 掺 烧 生 物 质、低 成 本 绿 氨 制 备、高 比 例 掺 烧 农 作 物 秸 秆 等 技 术 攻 关。资料来源：国家发改委，华宝证券研究创新部此 前，国 家 能 源 局 2 0 2 4 年 3 月 1 8 日 发 布 的 2 0 2 4 年 能 源 工 作 指 导 意 见 指 出，要 深 入探 索 火 电 掺 烧 氢、氨 技 术，并 强 化 试 点 示 范。除 煤-氨 掺 烧 外，国 家 重 视 并 发 展 天 然 气 掺 氢 技 术，带 动 氢 能 全 产 业 链 的 科 技 创 新，提 升 国 家 能 源 领 域 的 高 端 装 备 制 造 技 术 水 平，推 动 能 源 绿 色 低碳 转 型。根 据 国 家 能 源 局 的 统 计，2 0 2 3 年 我 国 煤 炭 发 电 量 约 为 5.3 5 万 亿 千 瓦 时，根 据 氢 眼 所 见 的统 计，若 实 现 方 案 中 1 0%的 完 全 替 代，需 要 3 亿 吨 氨，对 氨 的 需 求 高 于 目 前 全 球 氨 的 总 产量，有 望 打 开 绿 色 氨 氢 能 源 的 消 纳 空 间。方 案 中 要 求 1 0%的 氨 煤 掺 烧 比 存 在 科 学 依 据：当氨 的 混 合 比 例 小 于 1 0%时，氮 氧 化 物 的 排 放 量 与 仅 使 用 煤 炭 燃 烧 时 相 似；而 当 氨 的 混 合 比 例 超过 1 0%时，随 着 氨 混 合 比 例 的 增 加，N O x 的 排 放 量 也 会 逐 渐 增 加。此 外 氨 的 混 入 位 置 也 会 影 响N O x 的 排 放 量。根 据 中 国 煤 炭 工 业 协 会 和 国 家 统 计 局 的 统 计，2 0 1 9 年 以 来 我 国 氢 气、合 成 氨产 量 规 模 持 续 增 长，方 案 的 出 台 将 有 助 于 进 一 步 扩 大 氢 氨 的 消 纳 空 间，带 来 发 展 机 遇。产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 4/1 2图 1：2 0 1 9-2 0 2 3 年 全 国 氢 产 量（万 吨）图 2：2 0 1 9-2 0 2 3 年 全 国 合 成 氨 产 量 及 同 比（万 吨，%）资料 来源：中国氢 能联 盟、国 家能源 局科技 司，华 宝证 券研究 创新部资料来源：国家统计局，华宝证券研究创新部2.方 案 的 落 地 有 助 于 氢 氨 掺 烧 对 传 统 能 源 的 进 一 步 低 碳 化 改造建 设2.1.绿 氨：应 用 前 途 广 泛 的 无 碳 燃 料2.1.1.锅炉 设备 中的煤 氨掺 烧煤-氨 掺 烧 将 一 定 量 氨 掺 入 煤 炭 中 混 烧，增 强 燃 料 的 可 燃 性 和 稳 定 性，同 时 减 少 N O x 等 有 害 气体 的 排 放,从 而 实 现 减 排 的 目 的。在 掺 烧 过 程 中 氮 以 N H 2 自 由 基 为 主 要 中 间 体，向 生 成 N O 和 N 2两 种 方 向 进 行 转 换，具 体 转 换 路 径 受 燃 料 和 氧 气 量 决 定。此 外，氨 喷 入 方 式 及 喷 入 位 置 也 显 著 影 响N O x 排 放。图 3：氨 煤 掺 烧 氮 转 化 反 应 路 径资料来源：汪鑫等燃煤电站锅炉掺氨燃烧与排放特性综述，华宝证券研究创新部煤-氨 掺 烧 在 工 业 锅 炉 中 进 行，目 前 已 实 现 从 8.3 M W 到 4 0 M W 的 跨 越，氨 气 掺 烧 率 从 0突 破 至 2 5%，并 在 此 范 围 内 实 现 了 稳 定 燃 烧，然 而，仍 难 以 实 现 在 燃 煤 电 厂 的 大 规 模 掺 氨 燃烧。目 前，针 对 高 掺 氨 比 条 件 下 的 燃 烧 困 难 以 及 氮 氧 化 物 排 放 等 问 题，国 内 外 学 者 利 用 不 同 设qwUqDZgPJRrW5fT6Dj8+VfC4iNkD3XJlIbfvIKRvuXLygjBk+pRT7C7xTvryPgNL 产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 5/1 2备 装 置 模 拟 实 际 锅 炉 环 境，例 如 一 维 炉 可 最 大 程 度 地 还 原 燃 料 在 实 际 锅 炉 内 燃 烧 的 实 际 状 况，而 平 焰 燃 烧 器 具 有 良 好 的 光 学 可 视 性，可 针 对 不 同 气 氛 下 煤 粉 着 火 及 火 焰 形 态 进 行 研 究。借 助不 同 实 验 装 置，氨 煤 混 燃 的 点 火、燃 尽、火 焰 传 播、污 染 物 排 放、颗 粒 物 生 成 等 不 同 研 究 目 标得 以 被 研 究 突 破。表 2：典 型 的 氨 煤 混 燃 实 验 装 置实 验 仪 器 平 焰 燃 烧 器 热 重 分 析 仪 滴 管 炉 一 维 炉规 模 实 验 室 微 型 小 试 中 试给 料 速 度 5-1 0 g/h 3-1 0 m g/次 5-2 0 g/h 1-5 g/h反 应 器 类 型 颗 粒 分 散 在 气 流 中 固 定 床颗 粒 分 散 在 气 流中气 流 床/悬 浮 窗控 制 类 型 分 子 扩 散 动 力 学 分 子 扩 散分 子 扩 散、湍 流扩 散、对 流 换 热热 源 燃 烧 产 物 加 热 外 部 加 热 外 部 加 热 自 维 持 燃 烧加 热 速 度/（K s-1）1 0 5 1 0-1 0 3 1 0 4-1 0 5 1 0 5-1 0 6与 实 际 锅 炉 相 似 程 度 良 好 低 中/低 高研 究 颗 粒 物 生 成 与 积灰 的 能 力良 好 弱 弱 强用 途 火 焰 特 性 及 点 火 过 程 燃 料 反 应 性反 应 性、颗 粒 物 生成燃 烧 特 性、颗 粒物 生 成、结 渣 沾污 特 性主 要 研 究 与 优 势不 同 气 氛 下 煤 粉 着 火、燃 烧，具 有 良 好 的 光 学可 视 性煤 粉 反 应 性煤 粉 热 解，亚 微 米颗 粒 物 生 成 特 性煤 粉 燃 烧 特 性、细 颗 粒 物 生 成、积 灰 沾 污 特 性研 究资料来源：王圣烨等氨煤混燃技术在工业应用中的研究进展，华宝证券研究创新部2.1.2.非锅 炉设 备中氨 与高 活性燃 料掺烧除 氨 煤 的 锅 炉 混 燃 外，氨 还 可 以 与 其 他 燃 料 在 非 锅 炉 设 备，如 内 燃 机、燃 气 轮 机 中 进 行 混燃 反 应。内 燃 机 通 常 被 分 为 点 燃 式 发 动 机 和 压 燃 式 发 动 机 2 类，在 氨 燃 烧 上 各 有 优 势：N H 3辛 烷 值 高 达 1 3 0 且 抗 爆 震 性 能 良 好 的 特 性 更 适 用 于 点 燃 式 发 动 机；同 时 压 燃 式 发 动 机 拥 有 更 大的 压 缩 比 和 更 高 的 热 效 率。内 燃 机 中 氨 较 易 稳 定 燃 烧，但 N O x 排 放 偏 高，且 氨 本 身 的 燃 烧 强 度低，需 要 通 过 调 整 运 行 参 数 或 简 单 改 造 发 动 机 结 构 实 现 N H 3 的 高 效 燃 烧，以 及 将 N H 3 与 原 有内 燃 机 燃 料 或 H 2 等 混 合 燃 烧 来 改 善 燃 烧 性 质。相 比 内 燃 机，燃 气 轮 机 采 用 定 容 燃 烧，更 有 利于 火 焰 传 播，同 时 燃 烧 器 能 够 有 适 应 不 同 燃 料 的 结 构 改 造。目 前 N H 3 在 燃 气 轮 机 中 的 燃 烧 主要 采 取 极 贫 燃 和 微 富 燃 2 种 方 案，其 中 采 用 非 预 混 燃 烧 技 术 既 可 实 现 N H 3 完 全 燃 烧,也 可 降 低N O x 排 放，提 高 燃 烧 稳 定 性。产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 6/1 2图 4：典 型 N H 3/H 2/空 气 燃 烧 器 与 部 分 预 混 燃 烧 器 对 比资料来源：张瑞方等氨燃料在燃烧设备中的应用及展望，华宝证券研究创新部2.2.天 然 气-氢 掺 烧：减 少 温 室 气 体 排 放，提 高 能 源 利 用 效 率2.2.1.天然 气掺 氢燃烧 效率 高，应 用规模 差异 化天 然 气-氢 掺 烧 将 一 定 量 氢 气 掺 入 天 然 气 进 行 混 烧，能 够 有 效 改 善 燃 气 燃 烧 质 量 和 烟 气 排 放。物 化 性 质 上，与 天 然 气 相 比，氢 气 扩 散 速 度 更 快、着 火 点 更 低、火 焰 传 播 速 度 较 高，温 度 峰 值 较 高，燃 烧 效 率 更 高。表 3：氢 气 与 天 然 气 的 特 性 参 数特 性 参 数 氢 气 天 然 气气 体 密 度/(k g m-3)0.0 8 9 9 0.7 1 7 4液 体 密 度/(k g L-1)0.0 7 1 0.4 3 0.4 7液 化 温 度/-2 5 2.5-1 6 1.5低 热 值 M J(N m)-3 1 8 3 8.5低 热 值/M J(k g)-1 1 4 3 5 0.1爆 炸 极 限/%4.1 7 5 5.3 1 5燃 点/5 7 0 2 7 0-5 4 0燃 烧 点 能 量(点 火 能 量)/M J 0.0 1 9 0.2 9最 大 层 流 燃 烧 速 度/（m/s）2.9 1 0.3 7排 放 水，无 碳、污 染 物 排 放 二 氧 化 碳、水，可 能 有 硫、氮 化 物产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 7/1 2资 料 来 源：零 碳 能 源，华 宝 证 券 研 究 创 新 部天 然 气 掺 氢 位 置 可 分 为 两 种，其 所 对 应 的 应 用 规 模 也 不 尽 相 同。一 是 在 天 然 气 的 长 距 离 输送 起 点 或 者 输 送 过 程 中 掺 入 氢 气，以 实 现 跨 省 或 跨 市 的 远 距 离 输 送 并 满 足 一 个 或 多 个 城 市 的使 用 需 求。二 是 在 城 市 门 站 或 者 用 户 端 掺 入 氢 气，以 实 现 城 市 内 部 或 建 筑 内 部 的 氢 气 输 送，并 满 足 特 定 社 区、工 业 区 或 单 个 建 筑 的 氢 气 使 用 需 求。图 5：天 然 气 输 运、利 用 流 程 及 不 同 掺 氢 位 置 模 式资料来源：能景研究院，华宝证券研究创新部2.2.2.天然 气-氢掺 烧技 术进展 及项 目成就氢 气 和 甲 烷 物 化 性 质 上 的 差 异 使 得 高 含 氢 燃 料 会 对 燃 烧 系 统 产 生 一 定 影 响，国 际 上 针 对 氢燃 料 燃 机 燃 烧 器 已 开 展 技 术 研 究 和 产 品 开 发，取 得 显 著 成 效。受 氢 气 流 动 速 度 高、腐 蚀 性 强、点 火 能 小、密 度 小 等 各 方 面 因 素 的 影 响，氢 燃 料 燃 气 轮 机 燃 烧 技 术 方 面 存 在 着 自 燃、回 火、N O x排 放 超 标 和 燃 烧 振 荡 等 主 要 问 题，会 导 致 燃 烧 室 容 易 损 坏 且 燃 烧 室 压 力 损 失 过 大。近 年 来，西门 子、三 菱 日 立、通 用 电 气 等 多 家 公 司 围 绕 干 式 低 氮 燃 烧 器、微 混 燃 烧 器 几 种 典 型 的 富 氢 燃 烧器 开 展 研 究，实 现 了 包 括 提 高 火 焰 稳 定 性 和 燃 烧 效 率、降 低 回 火 或 燃 烧 振 荡 发 生 频 率、化 火 焰位 置 和 燃 烧 温 度 在 内 的 各 方 面 突 破。表 4：富 氢 燃 烧 器 研 究 进 展富 氢 燃 烧 器 种 类 公 司 研 究 进 展干 式 低 氮 燃 烧 器安 萨 尔 多G T 3 6 重 型 燃 气 轮 机 采 用 先 进 的 顺 序 燃 烧 系 统,以 极 低 的 排 放 达 到 H 级 性 能。与G T 2 6 采 用 的 再 热 概 念 相 比,G T 3 6 做 出 了 取 消 两 个 燃 烧 室 之 间 的 涡 轮 级 的 重 大 改进,使 用 稀 释 空 气 混 合 器 来 实 现 二 级 所 需 的 进 口 条 件。系 统 在 低 排 放 和 燃 料 适 应 性方 面 表 现 出 色，第 一 级 预 混 燃 烧 器 使 用 气 动 结 构 稳 定 火 焰，确 保 了 广 泛 操 作 范 围内 的 火 焰 稳 定 性 和 高 燃 烧 效 率，而 第 二 级 自 动 点 火 控 制 则 优 化 了 N O x 排 放 和 燃 机的 启 停 能 力。单 罐 试 验 验 证 了 该 燃 烧 系 统 能 够 高 效 运 行 在 掺 氢 比 例 高 达 5 0%的 氢气/甲 烷 混 合 燃 料 中，并 且 最 近 的 高 压 测 试 活 动 通 过 改 进 的 操 作 概 念 进 一 步 扩 展 了贫 吹 极 限，允 许 燃 烧 含 氢 量 超 过 5 0%的 混 合 燃 料。三 菱 日 立三 菱 日 立 混 合 燃 料 喷 嘴 通 过 在 旋 流 器 中 央 部 分 附 加 喷 射 气 流,提 高 喷 嘴 出 口 回 流 区中 心 流 动 速 度,降 低 了 回 火 风 险。目 前,该 方 法 已 经 完 成 了 3 0%含 氢 量 的 燃 烧 室 示 范实 验。且 使 用 一 台 全 尺 寸 新 燃 烧 器 在 实 际 燃 气 轮 机 运 行 压 力 下 进 行 燃 烧 试 验 的 试产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 8/1 2验 结 果 中，即 使 在 掺 氢 3 0%的 条 件 下,N O x 仍 在 要 求 的 排 放 范 围 内,而 且 运 行 时 没有 发 生 回 火 或 燃 烧 振 荡 的 显 著 增 加。西 门 子西 门 子 设 计 并 通 过 3 D 打 印 技 术 制 造 了 燃 烧 室 和 喷 嘴,用 来 实 现 高 含 氢 量 的 混 合 燃烧。两 代 燃 烧 室 的 主 燃 级 和 值 班 级 都 可 以 使 用 不 同 燃 料,并 在 不 同 的 空 气 通 道 中 进行 掺 混。西 门 子 根 据 燃 料 成 分 的 变 化,采 用 分 别 控 制 每 条 流 道 上 空 气 和 燃 料 的 喷 射速 率 的 方 法 优 化 火 焰 位 置 和 燃 烧 温 度。此 外,当 含 氢 量 增 加 时 一 般 可 以 通 过 提 高 燃烧 室 下 游 轴 向 流 速 抵 消 中 心 回 流 区 引 起 的 回 火 风 险。到 2 0 1 8 年,西 门 子 已 经 在 使用 第 3 代 燃 烧 室 的 S G T 6 0 0/7 0 0/8 0 0 型 号 上 成 功 完 成 了 5 0%含 氢 量 的 燃 烧 实 验。索 拉 透 平索 拉 透 平 拥 有 富 氢 燃 烧 的 丰 富 经 验,已 经 在 许 多 T i t a n 1 3 0 和 T a u r u s 6 0 发 电 机 组 上使 用 焦 炉 尾 气(C O G)。索 拉 透 平 使 用 现 有 的 S o L o N O x 燃 气 轮 机 和 最 新 的 燃 烧 系 统技 术,将 管 道 气 体 与 5%至 2 0%体 积 的 氢 气 混 合,无 需 进 行 重 大 修 改。目 前 进 行 对 前几 代 S o L o N O x 燃 烧 系 统 使 用 这 些 氢 气 的 能 力 的 研 究。S o L o N O x 平 台 的 直 接 经 验目 前 仅 限 于 炼 油 厂 发 电 机 组 的 应 用,其 中 T i t a n 1 3 0 使 用 的 天 然 气 混 合 了 高 达 9%体积 的 氢 气。燃 烧 室 性 能 鉴 定 已 完 成,N O x 排 放 水 平 1 5 p p m,无 运 行 问 题。微 混 燃 烧 器川 崎 重 工川 崎 重 工 采 用 了 亚 琛 工 业 大 学 的 垂 直 交 叉 射 流 设 计,通 过 同 心 环 的 布 置 方 式 建 立 了1 M W 级 的 燃 烧 室,并 制 定 了 稳 定 启 动 和 0-1 0 0%负 荷 调 节 方 案,总 压 损 失 3%、2 b a r条 件 下 测 试 的 N O x 排 放 约 1 0-2 0 p p m。三 菱 日 立三 菱 日 立 采 用 了 中 心 喷 注 燃 料、交 叉 喷 注 空 气 的 合 成 射 流 喷 嘴 结 构,并 设 计 了 多 簇喷 注 面 板 和 1 0 M W 级 燃 烧 器,基 于 分 区 燃 烧 的 理 念 建 立 了 不 同 负 荷 运 行 方 案,使 用掺 氢 4 0%的 合 成 气 在 5 0-1 0 0%负 荷 下 实 现 了 超 过 9 9.9%的 燃 烧 效 率 和 低 于 1 0 p p m的 N O x 排 放。其 燃 烧 室 是 专 门 为 I G C C 含 氢 合 成 气 燃 料 研 制 的,喷 嘴 数 量 比 D L N燃 烧 器 的 燃 料 供 应 喷 嘴 更 多,对 于 一 个 喷 嘴 的 孔,采 用 了 喷 嘴 孔 变 小 的 系 统,可 以 在不 使 用 涡 流 的 情 况 下 以 较 小 的 规 模 混 合 空 气 和 氢 气,这 可 以 实 现 高 抗 回 火 性 和 低N O x 燃 烧 的 兼 容 性。通 用 电 气通 用 电 气 采 用 了 细 管 状 喷 嘴 微 预 混 方 案,并 先 后 开 展 了 单 喷 嘴、多 喷 嘴 单 元、集 成燃 烧 室 测 试,建 立 了 微 混 燃 烧 器 结 合 轴 向 燃 料 分 级 技 术 的 D L N 2.6 e 燃 烧 室,成 功 应用 于 H A 级 燃 气 轮 机 机 组。该 高 级 预 混 器 与 D L N 2.6+不 同 的 是 利 用 微 型 管 路 进 行快 速 混 合,可 使 具 有 更 高 反 应 活 性 的 气 体 燃 料(如 富 氢 燃 料)能 够 预 混 合 燃 烧。配 备高 级 预 混 器 的 D L N 2.6 e 燃 烧 室 已 证 明 能 够 燃 烧 氢 气 体 积 含 量 为 5 0%的 氢 气/天 然气 混 合 燃 料。含 氢 量 大 于 9 0%v o l 的 合 成 气,可 以 通 过 微 预 混 燃 烧 以 及 双 燃 料 模 式下 1 0 0%氢 气 来 处 理。资料来源：姜悦辉内燃机与配件，华宝证券研究创新部随 着 全 球 对 碳 中 和 目 标 的 追 求，各 国 政 府 将 天 然 气 掺 氢 项 目 作 为 氢 能 应 用 场 景 的 重 要 组 成部 分。根 据 国 际 能 源 署 的 数 据，若 要 达 到 2 0 3 0 年 全 球 净 零 排 放 的 要 求，氢 气 总 掺 入 量 需 要 达到 5 3 0 0 万 吨，这 表 明 天 然 气 掺 氢 市 场 前 景 可 观。西 门 子 能 源 已 宣 布 其 目 标 是 到 2 0 3 0 年 实 现 燃气 轮 机 1 0 0%掺 氢 燃 烧，进 一 步 说 明 了 市 场 潜 力。表 5：国 际 氢 燃 料 燃 机 示 范 项 目公 司 示 范 项 目 名 称燃 料 中 氢 气 含量机 型通 用 电 气T a m p a 电 站、D u k e E d a r d s s p o r t 电 站 和K o r e a W e s t e r n P o w e r(K O W E P O)T a e A n2 0%-3 0%B/E 级韩 国 大 山 精 炼 厂 9 0%以 下 6 B.0 3G i b r a l t a r-S a n R o q u e 炼 油 厂 3 2%以 下 6 B.0 3富 西 纳 电 厂 9 7.5%以 下 G E-1 0产业 点评报告敬请参阅报告结尾处免责声明华宝证券 9/1 2陶 氏 铂 矿 工 厂 5%7 F AL o n g R i d g e 电 厂 5 0%7 H A.0 2三 菱 日 立 瓦 腾 福 公 司(2 0 2 3 年)1 0 0%M 7 0 1 F西 门 子H Y F L E X P O W E R 1 0 0%S G T-4 0 0巴 西 石 化 企 业 B r a s k e m 6 0%S G T-6 0 0俄 罗 斯 T A I F 集 团 2 7%S G T 5-2 0 0 0 E浙 江 石 化 舟 山 项 目 2 0%S G T 5-2 0 0 0 E国 家 电 投 荆 门 绿 动 能 源 有 限 公 司 1 5%与 3 0%S G T-8 0 0资料来源：姜悦辉内燃机与配件，华宝证券研究创新部3.国内 氢氨 掺烧 项目 建设 情况双 碳 目 标 下，传 统 火 电 行 业 面 临 升 级 转 型 的 压 力，掺 氨/掺 氢 混 烧 项 目 的 发 展 在 实 现 低 碳 化能 源 互 联 的 同 时 也 打 开 了 绿 色 氢 氨 发 展 的 潜 力 市 场。国 家 电 投、国 家 能 源、上 海 电 气 等 诸 多 公司 联 合 各 高 校 及 研 究 院 进 行 掺 烧 技 术 的 研 究 合 作，实 现 了 包 括 燃 烧 器 升 级 改 造、燃 料 燃 尽 率 大幅 提 升、机 组 稳 定 性 加 强 等 各 方 面 的 突 破。展 望 未 来，随 着 氢 氨 能 利 用 场 景 的 扩 大，叠 加 氢 氨耦 合 煤 电 市 场 的 进 一 步 打 开，方 案 等 政 策 推 广 落 实，我 国 将 实 现 氢 能 终 端、氨 能 发 电、氨 能燃 料 等 产 业 应 用 的 无 碳 排 放。表 6：2 0 2 1-2 0 2 4 年 国 内 氢 氨 掺 烧 项 目 汇 总时 间 项 目 名 称 具 体 内 容2 0 2 1 年 1 0 月国 家 电 投 辽 宁 朝 阳 天 然 气 掺 氢 示范 项 目项 目 实 施 过 程 中，中 央 研 究 院 开 展 掺 氢 天 然 气 管 道 安 全 关 键 技 术 研 究 及验 证 与 民 用 天 然 气 掺 氢 可 行 性 研 究，在 天 然 气 掺 氢 混 气 工 艺、在 役 管 道与 氢 气 的 相 容 性、掺 氢 天 然 气 管 道 输 送 工 艺、管 道 安 全 保 障 技 术 和 终 端燃 烧 应 用 等 方 面 进 行 研 究，牵 头 编 制 了 团 体 标 准“天 然 气 掺 氢 混 气 站 技术 规 程”征 求 意 见 稿，为 项 目 提 供 了 重 要 的 理 论 和 数 据 支 撑。项 目 作 为国 内 首 个“绿 氢”掺 入 天 然 气 示 范 项 目 于 2 0 2 1 年 在 民 用 终 端 应 用 验 证方 面 取 得 的 新 进 展，标 志 着 氢 能 的 综 合 利 用 向“氢 进 万 家”又 迈 出 了 坚实 的 一 步，也 为 后 续 推 动 天 然 气 掺 氢 管 道 输 送 技 术 普 及 奠 定 了 重 要 基础。2 0 2 2 年 1 月烟 台 燃 煤 锅 炉 混 氨 燃 烧 技 术 应 用项 目项 目 利 用 国 家 能 源 集 团 自 主 研 发 的 混 氨 燃 烧 技 术，在 4 0 兆 瓦 燃 煤 锅 炉上 实 现 了 3 5%混 氨 燃 料 的 燃 烧，锅 炉 运 行 平 稳，效 率 超 过 同 等 负 荷 下的 纯 燃 煤 工 况，N O x 浓 度 低 于 纯 燃 煤 工 况，N H 3 燃 尽 率 达 到 9 9.9 9%。与 纯 煤 相 比，氨 煤 混 燃 碳 减 排 幅 度 超 过 3 5%，实 现 了 火 电 行 业 低 碳 燃烧 技 术 的 突 破。项 目 于 2 0 2 2 年 1 月 2 4 日 正 式 投 运，顺 利 通 过 中 国 电机 工 程 学 会 与 中 国 石 油 和 化 学 工 业 联 合 会 组 织 的 技 术 评 审。2 0 2 2 年 9 月 国 家 电 投 荆 门 燃 机 项 目该 项 目 由 国 家 电 投 集 团 北 京 重 燃 能 源 科 技 发 展 有 限 公 司 牵 头，西 门 子 能源、盈 德 气 体 进 行 协 作 完 成 了 从 燃 机 本 体 改 造、电 厂 内 混 氢 站 建 设 到 厂外 供 氢 全 流 程 的 方 案 设 计 和 组 织 实 施。项 目 对 单 台 5 4 兆 瓦 燃 机 进 行 了掺 氢 改 造，于 2 0 2 1 年 1 2 月 2 3 日 实 现 了 第 一 阶 段 1 5%掺 氢 燃 烧 改 造和 运 行，使 机 组 具 备 了 纯 天 然 气 和 天 然 气 掺 氢 两 种 运 行 模 式 的 兼 容 能力，并 于 2 0 2 2 年 9 月 2 9 日 实 现 了 运 燃 机 3 0%
展开阅读全文