三菱動力、川崎重工、IHI已開始關注氫氣和氨氣發電的巨大需求

導讀:據日本雅虎2月23日報道,去年10月,日本最大的火力發電公司JERA(東京電力公司控股公司和中部電力公司的合資企業)宣佈,它將在2050年將二氧化碳排放量幾乎減少到零。JERA公司在全國擁有27家火力發電廠,裝機容量約為7044萬千瓦,主力軍是天然氣發電(507萬千瓦),燃煤發電為1032萬千瓦,重油和原油發電為1050萬千瓦。

三菱動力、川崎重工、IHI已開始關注氫氣和氨氣發電的巨大需求

該公司每年的二氧化碳排放量約為1。6億噸(2007財年)。在燃煤電廠中,有892萬千瓦的高效燃煤電廠不受政府的燃煤電廠廢除計劃的約束,並且高於超超臨界(USC)型燃煤電廠。

該公司的無碳計劃規定,到1930年代初,所有燃煤電廠將同時燃燒20%的氨。從2021財年開始,預計將與新能源與工業技術開發組織(NEDO)合作在愛知縣碧南熱電廠5號機組(燃煤100萬千瓦)進行氨氣共燒測試。該實施不僅需要修理鍋爐燃燒室,還需要建造氨燃料接收設施(油輪停泊裝置、儲罐、蒸發器等),並且能夠維護這些裝置。同時燃氫燃氣輪機也是候選方案。

在重型燃氣輪機領域,日本三菱公司正在努力從從氨中提取氫氣並將其用作燃料。該公司作為全球三大重型燃氣輪機制造商之一,本身就非常關注未來的能源發展方向。據該公司表示,如果在大型燃氣輪機中直接使用氨氣燃燒,會產生大量的氮氧化物(NOX),並且會使得燃氣輪機的燃燒機理複雜化。總之,三菱認為在燃氣輪機中直接燃燒氨,汙染高、成本高,並且技術難度挑戰大。它認為如果將大型燃氣輪機產生的大量廢熱有效地用於氨分解,實現低成本的制氫,可能使裝置更加高效。

三菱公司也計劃進一步提升旗下產品的燃氫能力,來進一步擴大其在全球燃氣輪機市場的份額,據估計,這一市場每年的規模為3000~5,000億日元(約合182億~304億元)。據該公司表示,在包括中小型市場在內的全球燃氣輪機市場上佔有三分之一的份額,近年來在與美國GE公司就燃氫燃氣輪機開展激勵競爭。

三菱動力、川崎重工、IHI已開始關注氫氣和氨氣發電的巨大需求

三菱公司表示,該公司正在專注於開發一種新型燃燒器,讓其可以100%燃氫,並預計在2023年投入實際使用。而適應天然氣和氫氣混合燃燒的燃燒器則早在2018年就完成了測試,其NOX生成量已低於國家標準。

據該公司還表示,燃氫燃氣輪機在基本結構上與傳統燃氣輪機幾乎相同,唯一的區別是所連線的燃燒器是用於天然氣還是用於氫氣。三菱公司還表示:“如果對傳統燃氣輪機的燃燒器進行氫氣改造,則幾乎可以使用現有的燃氣輪機,維修成本為約幾億日元。”

但是,由於氫的易燃性,開發100%氫燃燒器具有諸如裝置內部的火焰向後流動的“回火現象”之類的問題。據三菱公司稱,它已經成功實現了穩定的燃燒,燃燒氣體溫度為1800攝氏度,沒有火焰迴流。

早在2017年至2018年期間,日本川崎重工公司在神戶港島對中小型燃氣輪機進行了100%燃氫的熱電聯產示範試驗,該電站可以產生1100 kW的電力和2800 kW的熱量,為附近的體育中心和醫院提供電力和熱量。

對於中型燃氣輪機,IHI公司於去年10月在其橫濱辦事處開始了氨和天然氣的混合燃燒測試,所用的燃氣輪機為2000 kW級。

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