贝克・休斯(Baker Hughes)与韩华海洋的合作

近日,贝克・休斯(Baker Hughes)与韩华集团旗下的韩华海洋(Hanwha Ocean)及韩华动力系统(Hanwha Power Systems)达成重要合作,签署联合开发协议,致力于研发应用于海上和能源领域的氨涡轮机。这一合作旨在通过氨与天然气双技术,为传统柴油发动机提供更清洁、高效的替代方案。

贝克・休斯作为能源技术领域的佼佼者,与韩华动力系统在 2025 年贝克・休斯年会上正式敲定此项协议,会议在佛罗伦萨举行。

随着全球对可持续能源的需求不断增长,氨作为一种关键燃料,在难以实现电气化转型的领域,如海上运输和近海能源基础设施,正逐渐受到广泛关注。

韩华海洋作为韩华集团专注于船舶制造的子公司,计划将这款新型氨涡轮机融入未来船舶设计中,以提升能源利用效率,降低对传统化石燃料的依赖。

在此次合作之前,韩华动力系统已成功完成氨燃烧室原型的 100% 氨燃料测试,验证了氨作为燃料的可行性。

贝克・休斯也于 2024 年开展了可行性研究,评估其小型燃气轮机使用氨燃料的潜力。

根据合作规划,双方预计在 2027 年前完成功率约 16 兆瓦的氨涡轮机的最终测试。测试完成后,该产品将面向海上运输和能源生产领域的企业开放订购。

这一合作项目对贝克・休斯而言,是其在涡轮机技术革新道路上的又一重要举措。公司正积极探索通过氨和氢替代柴油发动机的可行性,此前还宣布了首款 100% 氢燃料涡轮机的商业化计划,彰显其为能源行业变革提供创新解决方案的决心。

韩华海洋和韩华动力系统则期望凭借此次合作,在氨基推进技术的工业化进程中占据关键地位,以满足国际海上运输行业日益严格的环保要求。

探秘氨涡轮机——独特原理与清洁优势

氨涡轮机的工作原理基于氨的化学特性。氨(NH₃)在高温和催化剂的作用下可以分解为氢气(H₂)和氮气(N₂) 。在氨涡轮机系统中,首先将液态氨通过蒸发器转化为气态氨,气态氨进入燃烧室。在燃烧室内,氨在高温和催化剂作用下分解,产生的氢气与空气混合后燃烧,释放出大量的热能。

这一燃烧过程产生的高温高压气体推动涡轮机的叶片高速旋转,从而将热能转化为机械能,驱动发电机发电或者直接用于驱动船舶等设备的运转。而氮气则作为无害气体排出,相比传统化石燃料燃烧产生大量温室气体和污染物,氨燃烧后的产物几乎无污染,有效减少了碳排放。

中国在氨作为动力燃料领域的探索和实践

在国际上众多企业和机构积极探索氨涡轮机以及发动机技术的同时,中国不少大学和企业积极投身于氨作为动力燃料的研发,取得了一系列成果。

中国科学技术大学在氨动力发动机研究领域成果显著。曾杰教授、姚涛教授、王占东教授、李洪良副教授团队合作,提出并验证了甲烷介导的氨动力发动机构想 ,相关成果发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》上。

华中科技大学也在氨燃料内燃机领域深入探索。该校能源与动力工程学院副院长成晓北教授,作为动力机械及工程方向学术带头人,主要研究方向包含低碳 / 零碳燃料发动机的高效燃烧技术等。2024年6月,成晓北教授作了题为 “零碳 / 低碳燃料内燃机实现高效清洁燃烧的主要技术路线探究” 的学术报告,概述了基于氨等零碳低碳燃料的内燃机技术现状与技术路线,以及应用中面临的关键技术问题,介绍了应用于传统内燃机的主要技术路线,分析当前研究成果和存在问题,探究实现高效清洁燃烧的有效技术手段 。

企业方面,中国中车取得了实质性进展。去年11月,中国中车自主研制的我国首台中速大功率氨燃料发动机取得中国船级社(CCS)型式认可证书。在中国首个“船用清洁燃料应用技术创新联合体”的孕育下,首台中速大功率氨燃料发动机于2021年立项研究,2022年12月完成设计施工,样机于2023年11月成功点火,首台产品机于2024年10月取得型式认可证书。

采用氨气低压电控多点喷射及柴油高压电子喷射技术,精确控制燃料供给量;采用VTG增压器,实现运行区间内空燃比精准控制。单缸功率可达208千瓦,氨能最大占比91%,碳排放最高降低89%,排放满足船舶国标二阶段标准。

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