日本IHI和GE Vernova开放式氨燃烧试验装置

位于IHI爱生工厂的大型燃烧试验设施概览。（图片：IHI）

IHI株式会社和GE Vernova公司已在日本兵库县建成一座大型燃烧试验（LCT）设施，这是双方合作开发以氨为主要燃料的无碳燃气轮机技术的一部分。该设施的建成标志着双方多年合作取得的关键里程碑，双方计划在本十年末实现氨燃料发电系统的商业化。

该新型测试场地位于IHI的Aioi Works工厂内，专为支持GE Vernova F级燃气轮机在实际运行工况下进行全尺寸燃烧测试而设计。这包括模拟空气和燃料的实际压力、温度和流量——这些都是验证下一代燃烧室设计的关键参数。

该设施将作为两家公司签署的2024年技术路线图的联合开发中心。该协议的目标是到2030年部署一套100%可使用氨的燃烧系统。新址的测试预计将于2025年夏季开始，届时将使用全尺寸原型燃烧器。

“这一里程碑标志着双方联合技术路线图向前迈出了重要一步，该路线图旨在到2030年实现100%氨燃烧系统，”IHI执行董事兼氨价值链项目部总经理山本健介表示。“LCT将成为IHI和GE Vernova项目的重要枢纽，也体现了我们致力于推进氨作为可持续能源解决方案的决心。”

氨气不含碳，作为一种氢衍生燃料，因其有望帮助火力发电等难以减排的行业实现脱碳，而日益受到关注。与氢气不同，氨气更易于运输和储存，而且如果燃烧得当，它能在不排放二氧化碳的情况下产生能量。

IHI公司已研发出一款2兆瓦级燃气轮机（型号IM270），能够使用100%氨气作为燃料。该公司目前正与GE Vernova公司合作，利用其新建的测试基础设施，将这项技术推广应用于大型燃气轮机。

此次合作还将受益于与GE Vernova在美国的燃烧研究活动的协同效应。GE位于南卡罗来纳州格林维尔的先进燃烧测试设施在开发适用于氢气的燃气轮机方面发挥了关键作用，并将通过数据共享和技术支持为氨气项目提供帮助。

“这项公告标志着我们从对氨价值链的初步研究转向技术和工程项目的实际应用，”GE Vernova技术战略高级总监杰弗里·戈德米尔表示。“我们的目标是利用氨作为燃料实现发电脱碳。这标志着GE Vernova和IHI之间的合作进入了一个新的阶段——共同开发能够保障现有发电投资的脱碳路径。”

LCT计划建立在全球对氨作为替代燃料的广泛关注之上。氨目前用于化肥生产和化学品制造，也可作为氢载体。其在燃气轮机中的直接应用潜力正吸引着来自亚洲和欧洲各地的公用事业公司、燃气轮机制造商和能源部门的投资，尤其是在国内能源资源有限的国家。

在国家脱碳目标和能源安全考量的推动下，日本已成为氨燃烧研究领域的领军者。作为绿色转型（GX）战略的一部分，日本经济产业省（METI）大力推广火力发电厂的氨混烧和氨全烧。IHI一直是这些国家努力的核心贡献者，在过去几年中，该公司在燃煤和燃气发电厂开展了氨混烧示范项目。

新的LCT设施支持从实验室规模测试向实际运行验证的更广泛转变。预计这将加速氨燃料燃气轮机的商业化进程，这些燃气轮机可在全球范围内部署，尤其是在那些寻求现有燃气基础设施即插即用解决方案的市场。

该合作还旨在使氨气涡轮机的开发符合安全、排放和可操作性标准，以解决与氨燃烧相关的一些关键挑战，例如氮氧化物 (NOx) 的形成和火焰稳定性。

GE Vernova致力于开发一系列技术，以实现燃气轮机使用低碳和无碳燃料，涵盖从氢气混合燃料到全氨燃烧等多种燃料类型。该公司生产的F级燃气轮机已在全球广泛部署，如果氨燃烧方案在技术和商业上可行，它们将成为采用新型燃烧器技术进行改造的理想选择。

戈德米尔补充道：“该项目符合我们更广泛的电力脱碳战略，同时充分利用现有资产和基础设施。氨燃烧技术可以为平衡能源可靠性和气候目标提供关键工具。”

IHI 和 GE Vernova 表示，LCT 工厂不仅将作为技术开发的平台，还将作为行业合作的平台，并有可能涉及氨供应链中的其他利益相关者——从生产和物流到安全系统和监管支持。

如果成功，这些公司有望在 2030 年前推出 100% 氨燃料燃气轮机系统，为电力生产商提供一种向净零排放过渡的新工具，而无需放弃成熟的燃气轮机技术。