年液氨行業(yè)技術(shù)分析：儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)推動(dòng)火電廠綠氨摻燒應(yīng)用在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，能源行業(yè)正經(jīng)受深刻變革。液氨作為零碳燃料和良好的儲(chǔ)能介質(zhì)，在火電廠低碳化改造進(jìn)程中扮演著關(guān)鍵角色，其儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的討論與進(jìn)展成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。深化探究液氨儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性，對(duì)推動(dòng)火電廠綠氨摻燒應(yīng)用、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。

一、液氨的特性與儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)

液氨(NH3)是一種具有特別性質(zhì)的氣體，無色、有毒且氣味劇烈，密度小于空氣，易集中，在常溫8-9個(gè)大氣壓或常壓-33.35℃條件下可液化，易溶于水，對(duì)部分金屬、合金及塑料有腐蝕性。與氫、甲烷、甲醇等常見燃料相比，液氨在平安性和抗爆性上表現(xiàn)突出，著火點(diǎn)高達(dá)651℃，爆炸體積比范圍為15%-27%，辛烷值較高，在空氣中不易燃易爆。不過，液氨也存在氣化潛熱大、熱值和層流燃燒速度低、點(diǎn)火能量高以及潛在NOx排放等問題。

《2025-2030年全球及中國(guó)液氨行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及進(jìn)展前景分析報(bào)告》指出，在儲(chǔ)能領(lǐng)域，液氨優(yōu)勢(shì)顯著。當(dāng)前風(fēng)光等可再生能源裝機(jī)容量不斷攀升，其波動(dòng)性和間歇性亟需大規(guī)模長(zhǎng)周期儲(chǔ)能系統(tǒng)。典型氨能利用技術(shù)路線將富余可再生電能轉(zhuǎn)化為氫能，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氨能進(jìn)行運(yùn)輸儲(chǔ)存，最終通過摻氨燃燒發(fā)電釋放電能。與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，液氨儲(chǔ)能投資成本低，僅約0.18元/MJ，遠(yuǎn)低于儲(chǔ)氫的23元/MJ。雖然“電-氫-氨-電”產(chǎn)業(yè)鏈的氨儲(chǔ)能技術(shù)能量轉(zhuǎn)化效率約25%，但它能有效解決新能源電力消納和長(zhǎng)周期、大規(guī)模、跨區(qū)域儲(chǔ)能需求，且不受地理位置限制，應(yīng)用前景寬闊。

二、液氨的運(yùn)輸與儲(chǔ)存方式

(一)液氨運(yùn)輸方式的對(duì)比與選擇

液氨通常以液體形式運(yùn)輸，國(guó)內(nèi)內(nèi)陸主要運(yùn)輸方式有大路、鐵路和管道。大路運(yùn)輸使用專用槽罐車，適合150km以內(nèi)短距離零售運(yùn)輸，單車載氨量不超26t，大規(guī)模運(yùn)輸既不經(jīng)濟(jì)也擔(dān)心全。鐵路罐車運(yùn)輸常用于中長(zhǎng)距離，罐體容積50-100m3，可裝載25-50t液氨，運(yùn)力介于大路和管道運(yùn)輸之間。管道運(yùn)輸則是大規(guī)模液氨輸送的抱負(fù)選擇，初期投資和運(yùn)行費(fèi)用低，不受天氣和交通影響，不占用地表土地，運(yùn)輸效率和平安性高，不過缺乏敏捷性，僅適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輸送。在100km以內(nèi)，三種運(yùn)輸方式運(yùn)費(fèi)相近，但在中長(zhǎng)距離和大規(guī)模運(yùn)輸上，管道運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)明顯。

在火電廠綠氨摻燒場(chǎng)景下，氨使用量大，大型風(fēng)光火儲(chǔ)一體化基地綠氨合成廠與火電廠液氨儲(chǔ)罐區(qū)距離較遠(yuǎn)，大路和鐵路運(yùn)輸存在頻繁裝卸和平安隱患，因此管道運(yùn)輸成為首選。目前，美國(guó)液氨管道總里程4945km位居世界第一，俄羅斯為2471km，中國(guó)已建有4條液氨管道，總里程161.7km，年設(shè)計(jì)總輸送量95萬噸，但相比美國(guó)，中國(guó)液氨管道運(yùn)輸起步晚、里程短、技術(shù)薄弱，缺乏特地標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

(二)液氨儲(chǔ)存方式的特點(diǎn)與創(chuàng)新

液氨儲(chǔ)存主要有中壓常溫、低壓降溫柔常壓低溫三種方式。中壓常溫儲(chǔ)存工藝簡(jiǎn)潔，操作運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)公用系統(tǒng)依靠小，平安性高，但工程投資費(fèi)用高;常壓低溫儲(chǔ)存工藝流程簡(jiǎn)單，需配置制冷系統(tǒng)，操作運(yùn)行費(fèi)用高，平安性中等，投資費(fèi)用低;低壓降溫儲(chǔ)存方式各項(xiàng)參數(shù)和費(fèi)用介于前兩者之間。在火電廠綠氨摻燒場(chǎng)景下，常壓低溫儲(chǔ)存方式因液氨儲(chǔ)存和加熱氣化能耗大，經(jīng)濟(jì)性差，不適用;中壓常溫柔低壓降溫儲(chǔ)存方式因儲(chǔ)存溫度接近常溫，能耗較低更具優(yōu)勢(shì)，且大容量液氨帶壓儲(chǔ)存時(shí)，球罐造價(jià)低、占地小，常被選用。

為改進(jìn)現(xiàn)有儲(chǔ)存工藝，提出中壓常溫與低壓降溫組合的新型液氨儲(chǔ)存方式。該方式中，制冷系統(tǒng)主冷凝器和備用冷凝器分別采納液氨和冷卻水作為冷卻介質(zhì)，依據(jù)中壓常溫球罐內(nèi)液氨溫度選擇運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)在于正常運(yùn)行時(shí)主冷凝器無需大量冷卻水，可回收能量削減后續(xù)液氨加熱氣化能耗，平安性較高，投資費(fèi)用適中。

三、液氨儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的工程案例與經(jīng)濟(jì)性分析

以西北地區(qū)寧夏某2×660MW燃煤火電廠綠氨摻燒工程為例，該項(xiàng)目燃煤鍋爐發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗270g/(kW?h)，摻燒綠氨10%(以熱量計(jì))，氨燃盡率99.99%，年利用小時(shí)數(shù)5000h。經(jīng)計(jì)算，單臺(tái)鍋爐額定工況下氨用量27.9t/h，2臺(tái)鍋爐全年氨用量27.9萬噸。

液氨儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方案為，綠氨合成廠生產(chǎn)的液氨經(jīng)埋地管道輸送至儲(chǔ)罐區(qū)，再經(jīng)輸送泵或差壓送至氣化系統(tǒng)，在蒸發(fā)器內(nèi)利用電廠低壓蒸汽等熱源氣化成氨氣，進(jìn)入緩沖罐穩(wěn)壓后送往鍋爐摻燒。液氨按5天儲(chǔ)存設(shè)計(jì)，需設(shè)置6個(gè)公稱容積3000m3的球罐(含1個(gè)事故備用球罐)，液氨蒸發(fā)器和氨氣緩沖罐各3臺(tái)，采納2用1備運(yùn)行方式，液氨蒸發(fā)器設(shè)計(jì)出力30t/h，氨氣緩沖罐設(shè)計(jì)容積110m3，正常工作壓力0.6MPa。

對(duì)中壓常溫儲(chǔ)存、低壓降溫儲(chǔ)存、中壓常溫與低壓降溫組合儲(chǔ)存三種方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。結(jié)果顯示，中壓常溫儲(chǔ)存每噸液氨儲(chǔ)存費(fèi)用最高，低壓降溫儲(chǔ)存比其低1.28元，組合儲(chǔ)存比低壓降溫儲(chǔ)存略低，且平安性更優(yōu)。進(jìn)一步討論發(fā)覺，隨著液氨球罐數(shù)量增加，三種儲(chǔ)存方式每噸液氨儲(chǔ)存費(fèi)用均增加，組合儲(chǔ)存方式中壓常溫球罐數(shù)量以2-3個(gè)為宜。當(dāng)液氨儲(chǔ)存天數(shù)不大于5天，三種儲(chǔ)存方式費(fèi)用相差不大，建議選平安性高的中壓常溫儲(chǔ)存;大于5天，中壓常溫儲(chǔ)存經(jīng)濟(jì)性變差，建議選組合儲(chǔ)存方式。

綜上所述，液氨在火電廠綠氨摻燒中意義重大，雖氨儲(chǔ)能技術(shù)能量轉(zhuǎn)化效率較低，但在大規(guī)模儲(chǔ)能方面優(yōu)勢(shì)獨(dú)特。在液氨儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)上，管道運(yùn)輸是大規(guī)模運(yùn)輸?shù)淖罴堰x擇，而新型組合儲(chǔ)存方式為液氨儲(chǔ)存供應(yīng)了更優(yōu)方案。通過工程案例分析可知，不同液氨儲(chǔ)存方式在經(jīng)濟(jì)性和平安性上各有特點(diǎn)，需依據(jù)儲(chǔ)存天數(shù)等因素合理選擇。將來，應(yīng)加快制定液氨管道輸送相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)火電廠綠氨摻燒示范工程建設(shè)，促進(jìn)液氨在能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

更多液氨行業(yè)討論分析，詳見中國(guó)報(bào)告大廳《液氨行業(yè)報(bào)告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各