专家洞见 | 氨燃料在航运业的应用前景及现状分析

奥拉莫林网络研讨会

氨燃料：关键化工品与新兴船用燃料

氨是全球广泛应用的基础化工品之一，当前年产量约为2亿吨。氨在全球农业中发挥着至关重要的作用——氮肥的生产支撑着全球近一半人口的粮食供给。

得益于生产效率的不断优化，在产能持续提升的同时，氨生产所带来的全球二氧化碳排放（占比不足 2%）在近年来也略有下降。

因此，氨燃料的脱碳转型以及其作为可持续船用燃料的潜力，正受到越来越多的关注。

1 物理特性、储存与处理

氨是一种无色、具有强烈刺激性气味的高毒性气体。当浓度超过人体可感知范围（约5–50ppm）时具有明显危害。但在自然环境中，氨也以极低浓度存在于空气和水体中，同时也是陆地与水生生态系统中的常见代谢副产物。

在运输与储存过程中，氨通常以液态形式存在，可通过以下方式实现：

– 低温冷却（低于-33.3°C）

– 在20°C条件下加压至8.6bar以上（通常约为20bar）

– 采用低温与加压相结合的方式

相比液化天然气（LNG）或氢气，氨的储存条件相对宽松，具有一定的物流优势。然而，由于其体积能量密度较低（仅为船用柴油MGO的约36%），其储罐体积需接近三倍，这对船舶设计与运营规划提出了更高要求。

从燃烧特性来看，氨具有可燃范围窄、点火能量高、火焰传播速度慢等特点，其火灾风险低于甲醇或氢气，但其毒性仍是海事应用中的首要安全挑战。

2 低碳路径与可持续驱动因素

氨由氮气和氢气合成，其中氢气通常来源于化石能源（主要为天然气和煤）、水电解或生物质转化。根据生产路径不同，行业通常将氨分为：

– 灰氨：基于化石能源，碳排放较高

– 蓝氨：化石能源生产并结合碳捕集技术

– 绿氨：基于可再生能源，实现碳中和

尽管不同路径在资源消耗与排放方面存在差异，但最终产出的氨在化学性质上完全一致。

受全球不确定性影响，自2022年以来氨的出口量下降了约15%–20%，但总体产能仍足以支撑未来增长。目前，蓝氨和绿氨的占比尚不足3%，但随着包括航运业在内的多个行业向可持续供应链转型，预计未来将实现大规模扩张。

3 氨在航运中的战略地位

航运业约占全球二氧化碳排放的3%，正面临越来越大的减排压力，需要加速采用低碳甚至零碳能源解决方案。多项市场分析预测，到2050年，氨、甲醇/乙醇以及LNG将成为主要船用燃料。

现有的基础设施为氨的大规模应用提供了良好基础。目前，约有10%的氨通过海运进行运输，并配备成熟的专用储运系统。全球已有约130–195个港口具备氨燃料的交易能力，配备专用泊位、低温或加压储存设施以及联运装卸系统。随着航运需求的增长，相关港口设施与物流网络也将进一步升级与扩展。

4 实现安全应用：技术与人员双重保障

氨作为船用燃料的应用，必须建立在严格的安全标准与规范操作之上。以IGC规则和IGF规则为代表的海事法规体系，对氨燃料系统提出了明确要求，包括：

– 氨燃料系统的独立隔离设计

– 双重防护管路结构

– 自动化泄漏检测与控制系统

– 关键空间的专用通风与气体检测系统

运营层面的安全还依赖于：

– 完整的操作流程与技术文件

– 定期设备维护

– 严格的船员培训

– 配备合适的个人防护装备（PPE）

此外，量化风险评估（QRA）等风险管理方法，有助于持续优化技术方案、操作流程与人员培训，确保氨燃料的使用风险始终处于可控范围。

主要结论

· 氨为航运业能源转型提供了一条具有潜力的发展路径。

· 尽管氨在毒性、体积能量密度以及供应可持续性方面仍面临挑战，但通过科学的工程设计与严谨的运营管理，这些问题都可以得到有效应对。同时，现有的工业基础设施以及不断完善的监管体系，也为氨燃料的推广应用奠定了坚实基础。

· 通过高质量的系统工程设计、规范化的运营管理以及专业化的船员能力建设，航运业有望充分释放氨作为低碳燃料的潜力。