航運減碳下一站:“氨”全路徑,長期零碳排放主力
在航運業(yè)脫碳進程中,氨、LNG、甲醇因技術(shù)成熟度與減排潛力不同,形成了分階段發(fā)展的格局。LNG:憑借較高的技術(shù)成熟度成為當前主流選擇,但碳減排效果相對有限;甲醇:作為重要的過渡燃料,技術(shù)成熟但綠醇產(chǎn)能不足
;氨:被視作實現(xiàn)長期零碳排放的主力,大規(guī)模應(yīng)用需實現(xiàn)綠氨降本與技術(shù)進一步突破。
國際能源署在此前發(fā)布的《2050凈零路線圖》報告中強調(diào),氨是當前化學工業(yè)一大重要原料。在凈零排放情境下,氨燃料相對較低的運輸成本和高能量密度,在下游應(yīng)用潛力巨大。全球海運業(yè)便是一大重點領(lǐng)域,到2050年氨燃料在海運能源需求中占比將達到45%左右(數(shù)據(jù)來源:中國能源報)。

氨燃料

氨(NH?)因其不含碳元素、燃燒后僅產(chǎn)生水和氮氧化物的特性,成為航運脫碳的“潛力股”。氨燃料憑借其高能量密度(約18.6 MJ/kg)和成熟的生產(chǎn)、儲運體系,在船舶上的應(yīng)用展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。
1、環(huán)保效益高
氨不含碳分子,在發(fā)動機中燃燒時不會產(chǎn)生二氧化碳,從根本上避免了碳排放的問題。同時,氨來源豐富且制備技術(shù)已經(jīng)非常成熟,可以利用風能和太陽能等可再生能源進行生產(chǎn)制備。
2、體積能量密度較高
在液態(tài)下,單位體積的氨燃燒產(chǎn)生的熱量要比氫燃料高出近50%。據(jù)悉,氨可以在1MPa左右的加壓罐中或在-34℃左右的低溫罐中儲存。這可以在保證燃料充足的同時,幫助遠洋船舶提高船體空間利用率。
3、運輸成本低
當氨以液態(tài)被使用時,儲存和輸送系統(tǒng)無需過于復(fù)雜,僅需對常規(guī)內(nèi)燃機進行微小改動,改變壓縮比和更換耐腐蝕的管線即可,大大降低了運營成本。
氨燃料船熱管理

氨的儲存
、輸送和燃燒均需進行溫度控制
,以避免氣化過快或液態(tài)氨結(jié)晶等問題。微通道換熱器在氨燃料船中的應(yīng)用具有很大的技術(shù)優(yōu)勢
,尤其在空間受限
、高效熱管理及耐高壓高溫場景下表現(xiàn)突出。
1
、氨燃料儲存與蒸發(fā)氣(BOG)管理
氨需在低溫(-33℃)或高壓下儲存
,微通道換熱器可通過緊湊設(shè)計高效維持儲罐溫度,減少蒸發(fā)氣生成
,同時處理BOG的再液化過程
。
2、燃料預(yù)處理與氣化
液氨需氣化后進入發(fā)動機燃燒
,微通道換熱器可通過精確控溫實現(xiàn)快速氣化
,避免因溫度波動影響燃燒效率,其高傳熱系數(shù)可大幅提升氣化效率
。
3
、燃燒系統(tǒng)余熱回收
氨燃料發(fā)動機的高溫廢氣需通過余熱回收系統(tǒng)發(fā)電或預(yù)熱燃料。微通道換熱器可選擇耐高溫合金材料(如鎳基合金)
在2024年后,全球范圍內(nèi)氨燃料船舶項目的發(fā)展開始加速,多艘氨燃料船舶訂單簽訂并將在近年內(nèi)交付
,能夠在高溫下穩(wěn)定運行
,提升回收效率。
4
、排放控制系統(tǒng)
在選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)中
,微通道換熱器可快速調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度,優(yōu)化氨作為還原劑與氮氧化物的反應(yīng)效率,減少氨逃逸。此外,其緊湊結(jié)構(gòu)便于集成到船舶狹窄的尾氣處理單元中。

傳統(tǒng)換熱器難以滿足船舶空間緊湊、工況復(fù)雜的需求,沈氏科技微通道換熱器耐高低溫、體積小、傳熱效率高的特點,是解決氨燃料船熱管理難題的理想選擇。
全球氨燃料船項目進展提速

,其中中國船舶企業(yè)成為主要的氨船承建商(資料來源:氫云鏈)
。
1、全球首批氨燃料船隊:北海造船+揚州金陵承建全部9艘訂單
2025年3月24日
,日本航運巨頭商船三井宣布與比利時清潔技術(shù)公司CMB.TECH達成重磅合作
,共同投資建造全球首批9艘氨燃料動力船舶。這批船舶包括3艘大型散貨船和6艘化學品船
,并全部由中國船企承建
。
2、全球首艘純氨集裝箱船:中國船舶集團設(shè)計制造
挪威北海集裝箱航運公司(North Sea Container Line)與雅苒清潔氨公司(Yara Clean Ammonia)
,共同開發(fā)了全球首艘使用純氨作為燃料的集裝箱船
,并已獲得挪威Enova公司約4000萬挪威克朗(約合360萬美元)的資助,主要用于氨燃料推進系統(tǒng)的安裝
。2024年2月
,由比利時船東CMB.TECH將該船交由中國中國船舶集團有限公司旗下上海船舶研究設(shè)計院設(shè)計。該船計劃于2026年進入市場
,將在挪威和德國之間的航線上運營
。
3、全球首例液氨燃料動力油船:大連造船制造
2024年4月19日
,中國船舶大連造船與馬來西亞國際航運公司MISC集團旗下油輪公司AET在馬來西亞吉隆坡簽署了2艘液氨雙燃料動力阿芙拉型油船建造合同
。該型船能耗指標、載貨能力
、適配性等性能更為優(yōu)異
,搭載Win-GD液氨雙燃料動力主機,排放標準滿足IMO Tier III
,滿足EEDI第三階段要求
。
氨燃料船行業(yè)正處于快速發(fā)展的初級階段
,它代表了海運業(yè)向低碳未來轉(zhuǎn)型的一個重要方向。隨著技術(shù)創(chuàng)新
、政策支持和國際合作的不斷加強
,預(yù)計未來幾年內(nèi),氨燃料船將從試點項目逐步過渡到更廣泛的商業(yè)應(yīng)用
。
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