2025年液氨行业技术分析：储运技术推动火电厂绿氨掺烧应用

  中国报告大厅网讯，在 “碳达峰、碳中和” 目标的驱动下，能源行业正经历深刻变革。液氨作为零碳燃料和良好的储能介质，在火电厂低碳化改造进程中扮演着关键角色，其储运技术的研究与发展成为行业关注焦点。深入探究液氨储运技术及经济性，对推动火电厂绿氨掺烧应用、优化能源结构具有重要意义。

  一、液氨的特性与储能优势

  液氨(NH3)是一种具有特殊性质的气体，无色、有毒且气味强烈，密度小于空气，易扩散，在常温8 - 9个大气压或常压 -33.35℃条件下可液化，易溶于水，对部分金属、合金及塑料有腐蚀性。与氢、甲烷、甲醇等常见燃料相比，液氨在安全性和抗爆性上表现突出，着火点高达 651℃，爆炸体积比范围为 15% - 27% ，辛烷值较高，在空气中不易燃易爆。不过，液氨也存在气化潜热大、热值和层流燃烧速度低、点火能量高以及潜在NOx排放等问题。

  《2025-2030年全球及中国液氨行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，在储能领域，液氨优势显著。当前风光等可再生能源装机容量不断攀升，其波动性和间歇性亟需大规模长周期储能系统。典型氨能利用技术路线将富余可再生电能转化为氢能，再进一步转化为氨能进行运输储存，最后通过掺氨燃烧发电释放电能。与其他储能技术相比，液氨储能投资成本低，仅约 0.18 元 / MJ，远低于储氢的 23 元 / MJ 。虽然 “电 - 氢 - 氨 - 电” 产业链的氨储能技术能量转化效率约 25% ，但它能有效解决新能源电力消纳和长周期、大规模、跨区域储能需求，且不受地理位置限制，应用前景广阔。

  二、液氨的运输与储存方式

  (一)液氨运输方式的对比与选择

  液氨通常以液体形式运输，国内内陆主要运输方式有公路、铁路和管道。公路运输使用专用槽罐车，适合 150km 以内短距离零售运输，单车载氨量不超 26t ，大规模运输既不经济也不安全。铁路罐车运输常用于中长距离，罐体容积 50 - 100m3，可装载 25 - 50t 液氨 ，运力介于公路和管道运输之间。管道运输则是大规模液氨输送的理想选择，初期投资和运行费用低，不受天气和交通影响，不占用地表土地，运输效率和安全性高，不过缺乏灵活性，仅适用于点对点输送。在 100km 以内，三种运输方式运费相近，但在中长距离和大规模运输上，管道运输优势明显。

  在火电厂绿氨掺烧场景下，氨使用量大，大型风光火储一体化基地绿氨合成厂与火电厂液氨储罐区距离较远，公路和铁路运输存在频繁装卸和安全隐患，因此管道运输成为首选。目前，美国液氨管道总里程 4945km 位居世界第一，俄罗斯为 2471km ，中国已建有 4 条液氨管道，总里程 161.7km，年设计总输送量 95 万吨，但相比美国，中国液氨管道运输起步晚、里程短、技术薄弱，缺乏专门标准规范。

  (二)液氨储存方式的特点与创新

  液氨储存主要有中压常温、低压降温和常压低温三种方式。中压常温储存工艺简单，操作运行费用低，对公用系统依赖小，安全性高，但工程投资费用高;常压低温储存工艺流程复杂，需配置制冷系统，操作运行费用高，安全性中等，投资费用低;低压降温储存方式各项参数和费用介于前两者之间。在火电厂绿氨掺烧场景下，常压低温储存方式因液氨储存和加热气化能耗大，经济性差，不适用;中压常温和低压降温储存方式因储存温度接近常温，能耗较低更具优势，且大容量液氨带压储存时，球罐造价低、占地小，常被选用。

  为改进现有储存工艺，提出中压常温与低压降温组合的新型液氨储存方式。该方式中，制冷系统主冷凝器和备用冷凝器分别采用液氨和冷却水作为冷却介质，根据中压常温球罐内液氨温度选择运行。其优点在于正常运行时主冷凝器无需大量冷却水，可回收能量减少后续液氨加热气化能耗，安全性较高，投资费用适中。

  三、液氨储运技术的工程案例与经济性分析

  以西北地区宁夏某 2×660MW 燃煤火电厂绿氨掺烧工程为例，该项目燃煤锅炉发电标准煤耗 270g/(kW・h)，掺烧绿氨 10%(以热量计)，氨燃尽率 99.99%，年利用小时数 5000h 。经计算，单台锅炉额定工况下氨用量 27.9t/h，2 台锅炉全年氨用量 27.9 万吨。

  液氨储运技术方案为，绿氨合成厂生产的液氨经埋地管道输送至储罐区，再经输送泵或差压送至气化系统，在蒸发器内利用电厂低压蒸汽等热源气化成氨气，进入缓冲罐稳压后送往锅炉掺烧。液氨按 5 天储存设计，需设置 6 个公称容积 3000m3的球罐(含 1 个事故备用球罐)，液氨蒸发器和氨气缓冲罐各 3 台，采用 2 用 1 备运行方式，液氨蒸发器设计出力 30t/h，氨气缓冲罐设计容积 110m3，正常工作压力 0.6MPa 。

  对中压常温储存、低压降温储存、中压常温与低压降温组合储存三种方式进行经济性对比。结果显示，中压常温储存每吨液氨储存费用最高，低压降温储存比其低 1.28 元，组合储存比低压降温储存略低，且安全性更优。进一步研究发现，随着液氨球罐数量增加，三种储存方式每吨液氨储存费用均增加，组合储存方式中压常温球罐数量以 2 - 3 个为宜。当液氨储存天数不大于 5 天，三种储存方式费用相差不大，建议选安全性高的中压常温储存;大于5天，中压常温储存经济性变差，建议选组合储存方式。

  综上所述，液氨在火电厂绿氨掺烧中意义重大，虽氨储能技术能量转化效率较低，但在大规模储能方面优势独特。在液氨储运技术上，管道运输是大规模运输的最佳选择，而新型组合储存方式为液氨储存提供了更优方案。通过工程案例分析可知，不同液氨储存方式在经济性和安全性上各有特点，需根据储存天数等因素合理选择。未来，应加快制定液氨管道输送相关国家标准，推进火电厂绿氨掺烧示范工程建设，促进液氨在能源领域的广泛应用，助力实现“双碳”目标。

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