写稿
投稿
在现有能源设施中直接燃烧氢作为燃料是否可行?
这个问题的答案是肯定的。在其他能源应用中，如燃气涡轮机、加热器、锅炉或发电，在氢与天然气混合燃烧或纯氢燃烧中，氢燃烧没有根本的障碍。
目前，意大利富西纳氢气工厂(100%氢气)、韩国大山石化工厂(95%氢气)、中国武汉钢铁厂(60%氢气)等多个发电厂已经使用氢气作为燃料。还有一些计划中使用100%氢作为燃料的项目，如荷兰Wattenfall的Magnum电厂和犹他州的Vattenfall电厂。
那么，在现有的能源系统中使用氢作为燃料有什么限制呢?
虽然氢燃烧为能源存储和转换提供了一条有前景的道路，但它还不是目前天然气能源转换设备的“现成”燃料。燃料处理系统、阀门和管道以及燃烧室硬件都需要改变，以解决污染物排放、可操作性和成本问题。
我们还需要解决排放问题。燃烧氢不会释放出任何微粒或一氧化碳，因为它不含碳原子，这是氢作为燃料的另一个主要好处。然而，氢燃烧会产生氮氧化物(NOx)排放。从本质上讲，当空气被加热到高温时，空气中的N2和O2开始相互反应，就产生了氮氧化物。因此，与氢相关的关键挑战是低NOx燃烧系统。
还有可操作性问题，即设备在没有停机、损坏或性能不合格的情况下可靠运行的能力。氢在几个方面影响着可操作性，其中，在以氢为天然气的系统中，回火是最严重的问题。氢的火焰速度比天然气的火焰速度高一个数量级，因为火焰可以逆流而上，严重损坏硬件。
除此之外，氢燃料燃烧产物的传热系数高于天然气。因为燃气轮机的峰值温度是由向旋转涡轮的传热控制的，随着氢含量的增加，可能需要降低涡轮进口温度。虽然高氢燃料提高循环效率，但这被较低的涡轮入口温度所抵消。
简而言之，氢无疑是一种可以接受的、非常清洁的燃料。目前，有H2水平为50%的低NOx燃气轮机与天然气配合使用。用纯氢操作的系统也已开发出来。未来的一个关键发展挑战是低氮氧化物、燃料灵活的系统，可以轻松地使用各种燃料组件，从纯天然气到纯氢。下面的图表概述了这些使用氢的不同技术的成熟度、开发要求和氮氧化物遵从性。
相关推荐：
