연료 암모니아 연소 버너 및 보일러의 상용 기계 데모
Hekinan 열전 발전소의 유닛 4에서 20% 암모니아 연소에 대한 경험적 테스트
ihi Co., Ltd.
IHI 그룹은 주로 연료 암모니아를 분쇄 된 석탄 발전 보일러와 가스 터빈에 주로 열 발전을위한 탄소 중화로 도입하는 것을 고려해 왔습니다. 암모니아는 화상을 입을 수 있습니다2는 방출되지 않지만 가연성이 좋지 않으며7상단 메시지방출에 대한 우려로 인해 카지노 꽁 머니는 안정적이고 낮은 NOX 연소를 제공하는 데 중점을 둔 연소 기술을 개발해 왔습니다. 최근 에이 기술 개발의 정점으로 수행되는 Hekinan Thermal Power Plant Unit 4에서 20% 암모니아 연소에 대한 데모 테스트의 시작에 도달하면서 시연 테스트 장비와 그 내용을 소개 할 것입니다.
소개
지구 온난화를 줄이고 지속 가능한 사회를 실현하기 위해 전기 산업뿐만 아니라 다양한 산업에서도 전 세계적으로 강력한 수요가 있습니다. 일본에서 정부는 2021 년 10 월에 6 번째 기본 에너지 계획을 발표했으며 2050 년까지 거의 온실 가스가 제로가있는 탄소 중립성을 달성하는 것을 목표로 선언했다. 또한 목표는 2013 년에 비해 2030 년까지 온실 가스 배출량을 46% 줄이는 것입니다. 또한 수소와 암모니아가 사용될 것이며,이 계획은 총 발전량의 1%를 수소 및 암모니아로 커버하는 것입니다.
IHI는 2010 년대 중반부터 암모니아 연소 기술을 개발해 왔으며, 화상을 입을 때에도 CO2를 방출하지 않는 암모니아 연료의 사용에 중점을 둡니다. 그 후 캐비닛 사무소의 전략적 혁신 창출 프로그램 (SIP) (2017-2018)은 석탄 화력 발전을 위해 기존 보일러를 사용하여 암모니아 연소를 달성 할 수있는 가능성을 조사하고 연구했습니다. 그 후 NEDO (New Energy and Industrial Gexply Development Organization) 계약 기관 (NEDO) (NEDO) (NEDO) (NEDO) (FY2019-2020)의 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (2019-2020) (2019-2020) (※ 1) (※ 2) (AICHI의 전력 공장)에서 20% 암모니아 연소의 실현 가능성을 평가하기 위해 (Hekinan Thermal Power) (Hekinan Thermal Plant)의 실행 가능성을 평가했습니다. (2021-2024) (※ 2).
이 기사는 Hekinan Firepower Unit 4 (Hekinan Unit 4)에서 암모니아 20% 연소 데모 테스트의 장비 수정 및 데모 테스트 내용을 소개합니다. 또한 데모 테스트 후 결과 평가를 개별적으로보고하고 싶습니다. IHI는 또한 Hekinan FirePower (Green Innovation Fund Project)에서 암모니아를 태우고 전용 버너를 개발하기위한 시연 프로젝트에 참여하고 있지만 이는 별도로보고 될 것입니다.
- 1 차 탄소 재활용 및 차세대 열 발전 기술 / 차세대 화력 발전 기술 / 차세대 전력 발전 기술의 개발 / 차세대 전력 발전 기술 / 암모니아 혼합 발전 발전 기술 / 연구 및 연구 및 다중 버너 암모니아 혼합 기술의 개발
- 2 개의 탄소 재활용 및 차세대 열 전력 생성 등의 기술 개발 / 암모니아 혼합 발전 기술 / 경험적 연구 / 경험적 연구 / 경험적 연구 / 경험적 연구 1 백만 kW 클래스 석탄 발사에 대한 20% 암모니아 혼합 전력에 대한 연구 및 시범 프로젝트
20% 암모니아 연소를 실현하는 장비
석탄 화 보일러에서 암모니아 연소를 달성하기 위해서는 보일러 장비의 부분 수정 및 암모니아 공급 장비의 추가 설치가 필요합니다. 이들은 Hekinan Unit 4에서 20% 연소 데모 테스트를 위해 장비를 사용하여 도입 될 것입니다.
먼저 보일러는 기존 버너에 추가 암모니아 노즐 만 설치하도록 수정됩니다. 물론, 암모니아를 공급하기위한 파이프와 밸브의 추가 설치도 필요하지만, 암모니아 연소 비율이 약 20% 인 경우 버너를 단순히 수정하여 보일러 면적을 20% 감소시킬 수 있습니다. 그러나 이것이 반드시 이것이 모든 플랜트의 경우라는 것을 의미하지는 않습니다. 장비의 상태와 장비 용량의 마진에 따라 버너 이외의 수정이 필요할 수 있습니다.
IHI 암모니아 노즐이있는 버너는 암모니아를 사용하지 않을 때 기존의 석탄 전용 연소 작업을 수행하는 데 사용될 수 있습니다. 이를 통해 보일러는 암모니아 공급 상태에 관계없이 보일러의 용량을 항상 유지할 수 있습니다. Hekinan No. 4에는 48 개의 버너가 있으며 모두 암모니아 노즐이 설치되어 있습니다. 이 버너에 석탄을 공급하는 6 개의 석탄 연삭 공장이 있으며, 5 개의 공장이 일반적으로 작동하지만 (1 개의 예비), 모든 밀 작동 패턴에 대해 암모니아 연소 비율이 20% 보장 될 수 있습니다.
이 암모니아 버너의 개발은 사내 연구를 사용하여 소규모 연소 테스트 용광로에서 연소 테스트로 시작되었습니다 (2019 년 IHI 기술 보고서 Vol. 59 No. 4, 2019 참조, "혼합 분쇄 된 석탄 암모니아 연소 기술 개발"). 이 테스트 및 수치 분석 결과를 바탕으로, 카지노 꽁 머니는 버너 주변에서 암모니아를 도입 해야하는 곳을 조사했으며, 기존 석탄 버너의 NOX 감소에 대한 연구에서 얻은 지식을 고려하여 큰 연소 시험 용광로에서 테스트를 시작했습니다. 이 테스트는 알려지지 않은 필드 였기 때문에 결과의 유효성을 평가하기가 어려웠으며 테스트 수 (SIP 프로젝트)를 반복하여 데이터의 정확도를 확인해야했습니다. 이러한 방식으로 얻은 데이터 및 지식의 축적을 바탕으로, 카지노 꽁 머니는 구조에 대한 구조 및 연소 테스트를 구체적으로 검사하여 암모니아 버너에 대한 설계 지침 (2019-2020 년 NEDO 커미션 프로젝트)을 확립했습니다. 이를 사용하여 Hekinan Unit 4의 암모니아 버너는 설계되었습니다 (2021-2024의 Nedo Grant 프로젝트).
다음, 카지노 꽁 머니는 암모니아 공급 장비를 소개합니다. 전반적인 구조는 액체 암모니아를 받고, 저장하고, 기화하고, 다음 장비를 설치하여 암모니아 가스로 보일러에 공급하는 것입니다.
- 연료 암모니아 수용 장비 (적재 암 등)
- 연료 암모니아 탱크
- 연료 암모니아 늪지 (탱크에서 기화 된 암모니아 가스) 압축기
- 감소 장비
- 연료 암모니아 디스펜스 펌프
- 연료 암모니아 진공기
- 연료 암모니아 진공 펌프 해수 펌프
- 연료 암모니아 과수기
- 위의 각 장비를 연결하는 연료 암모니아 파이프 및 밸브 (액체 또는 가스)
암모니아는 다양한 산업에서 널리 사용되므로 액체와 가스를 처리하는 기술이 확립되었습니다. 따라서 개별 장비는 이전 예술 기술의 확장이며, 기존 암모니아 장비와 큰 차이는 없지만 암모니아를 연료로 수용하고 배출하는 데 특화된 장비는 예외는 없습니다. 이 중에서 장비의 용량을 높이고 안전을 보장하기 위해 특별한주의를 기울였습니다.
Hekinan Unit 4에서 연료 암모니아 탱크는 완충 탱크 역할을하지만 향후 상용화에서는 연료 암모니아 탱크가 용량이 증가 할 것입니다. IHI 그룹은 또한 대용량 탱크와 관련된 기술을 개발하고 있습니다 (2023 년 IHI 기술 보고서 Vol. 63 No. 1, "암모니아 탱크 크기의 증가 및 테스트 방법 설정"참조).
실제 기계의 암모니아에 대한 평가 테스트
hekinan 열 20% 암모니아 연소 데모 테스트의 목표는 다음과 같습니다.
암모니아는 열 발전 시설에서 CO2 배출량을 줄이기위한 척도로 연료로 사용되는 것이 제안되었으며, 이전에 시험 시설에서 연소 시험 및 분석을 사용하여 검증되고 검사되었지만 사회적 구현을 위해서는 실제 기계에서 시연하고 기술을 설정해야합니다.
이러한 이유로, 기존 1 백만 kW 클래스 석탄 발사 전력 (Hekinan Unit 4)에 대한 보일러 관련 장비 및 암모니아 공급 장비의 합리적인 사양은 결정되며, 20% 연소 시연 테스트는 운영 조건의 특성을 이해하고 실제 작동 문제를 추출하고 해결하기 위해 수행됩니다. 이것은 사회적 구현을 목표로하는 열전 발전의 연료로 암모니아를 사용하는 기술을 확립 할 것입니다.
이를 달성하기 위해 위에서 언급 한 장비를 설치하고 데모 테스트를 준비했습니다. 데모 테스트의 요약은 다음과 같습니다.
이들은 시연 테스트 중에 확인 및 평가되었으며 목표는 다음과 같습니다. 1) 암모니아 연소 기술의 사회적 구현에 대한 문제는 암모니아 20% 연소 작업에서 전체 플랜트의 특성 및 제약 조건 및 2) 목표는 1을 기반으로 한 암모니아 20% 연소 기술을 확립하는 것입니다.
미래 개발
지금, 카지노 꽁 머니는이 백서에 설명 된대로 Hekinan Unit 4에서 20% 암모니아 연소 데모 테스트를 수행하고 결과를 평가할 것입니다 (20% 암모니아 연소 등급로드 작업은 2024 년 4 월 10 일에 달성되었습니다. 이후 다양한 테스트가 수행되었습니다). 얻은 결과를 바탕으로 회사는 사회적 구현을 진행할 것이며 버너의 개발 로드맵을 기반으로 고층 암모니아 버너 및 암모니아 버너에 대한 데모 테스트를 개발하고 준비 할 것입니다. 이러한 노력은 열 발전 시설의 탄소 중화와 암모니아 가치 사슬의 건설을 더욱 가속화 할 것입니다.
IHI 그룹은 초기 단계에서 암모니아 연소 기술을 개발하기 시작했으며 발전 및 산업 분야에서 탄소 중립성을 달성하기위한 노력을 기울이고 있습니다. 카지노 꽁 머니는 다양한 요구를 충족시키는 솔루션을 계속 제공함으로써 일본과 해외의 다양한 산업에서 탄소 중립에 기여할 것입니다.
Volume 64, Issue 1 (2024 년 6 월 발행) 특별 기능 : 미래로가는
: 지속 가능성에서 AI 사용으로