课题组在掺氨火力发电领域获授权两项国家发明专利

本站讯（通讯员：王华坤）2022年12月，课题组在掺氨火力发电领域获授权两项国家发明专利（专利号：202111670806.8、202111675345.3）和一项实用新型专利（专利号：202123426726.6），形成氨燃料掺烧及冷能利用技术成果。专利发明人为徐义书、王华坤、徐静颖、刘小伟、于敦喜、徐明厚。

燃煤、生物质、固体废弃物、天然气等火力电站掺烧无碳燃料（氨）是一种新兴的CO2减排方式。氨燃料通常以液氨的形式进行储存和运输，以气体作为燃料参与燃烧。液氨在气化过程中会产生大量冷能，这部分冷能需要合理利用起来。我国西北、华北等地区保有大量燃煤电厂，其风能、太阳能等可再生资源也极其丰富，有充足的电力资源可供制取合成氨，具备实现煤—氨混燃低碳发电、形成我国低碳电力基地的天然优势。但这些地区水资源短缺，无法采用水冷方式冷却汽轮机乏汽，因此空冷技术得到广泛应用。空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统。由于空冷系统的冷却极限为环境的干球温度，高于水冷机组的冷却极限（湿球温度），因此空冷机组的背压相对较高，机组煤耗高，运行经济较差。

直接空冷系统需要轴流风机强制通风，除了机组背压高外，还存在噪声大、厂用电高的缺陷。为此，专利202111670806.8提供一种掺氨电厂中利用氨冷能的直接空冷系统，将液氨气化产生的冷能引入直接空冷系统中，利用汽轮机的排汽为液氨气化提供能量，能够实现能量的综合利用；同时还对直接空冷系统的结构进行改进，实现了排汽与液氨的两次换热，其中排汽在排汽冷凝室中与液氨进行第一次换热，能够降低汽轮机出口背压、减少煤耗率、减小直冷塔负荷、提高运行经济性。

此外，为了提升间接空冷系统的冷却能力，提高空冷系统在极端天气下的性能，专利202111675345.3提出一种掺氨电厂间接空冷系统及其控制方法，保证液氨完全气化的同时，充分利用液氨气化冷能拓宽现有空冷系统的冷却极限。新的间冷系统可以实现常规空气冷却与液氨气化冷却的合理分配、实时调控，特别是在空气间冷系统出力难以满足要求时，利用氨气化冷能提供额外冷却能力。

现有的冷热电三联产系统主要是燃气冷热电联供系统，包含动力子系统、供热子系统和供冷子系统组成，其中供冷子系统的中应用最广泛的是吸收式制冷机组，需要耗费一部分热能用于驱动制冷，因此会降低供热量，并且机组的排热负荷也很大。专利202123426726.6提供一种基于掺氨燃气电厂的冷热电三联产系统，该系统将液氨气化产生的冷能转化为制冷单元的冷源，能够有效提高冷热电三联产系统的能量利用效率和供冷规模，同时还能够替代原有的吸收式制冷机组，提高机组供热单元的供热量，简化冷热电三联产系统的布局，提高整体的经济效益。