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在現有能源設施中直接燃燒氫作為燃料是否可行?
這個問題的答案是肯定的。在其他能源應用中，如燃氣渦輪機、加熱器、鍋爐或發電，在氫與天然氣混合燃燒或純氫燃燒中，氫燃燒沒有根本的障礙。
目前，意大利富西納氫氣工廠(100%氫氣)、韓國大山石化工廠(95%氫氣)、中國武漢鋼鐵廠(60%氫氣)等多個發電廠已經使用氫氣作為燃料。還有一些計劃中使用100%氫作為燃料的項目，如荷蘭Wattenfall的Magnum電廠和猶他州的Vattenfall電廠。
那么，在現有的能源系統中使用氫作為燃料有什么限制呢?
雖然氫燃燒為能源存儲和轉換提供了一條有前景的道路，但它還不是目前天然氣能源轉換設備的“現成”燃料。燃料處理系統、閥門和管道以及燃燒室硬件都需要改變，以解決污染物排放、可操作性和成本問題。
我們還需要解決排放問題。燃燒氫不會釋放出任何微粒或一氧化碳，因為它不含碳原子，這是氫作為燃料的另一個主要好處。然而，氫燃燒會產生氮氧化物(NOx)排放。從本質上講，當空氣被加熱到高溫時，空氣中的N2和O2開始相互反應，就產生了氮氧化物。因此，與氫相關的關鍵挑戰是低NOx燃燒系統。
還有可操作性問題，即設備在沒有停機、損壞或性能不合格的情況下可靠運行的能力。氫在幾個方面影響著可操作性，其中，在以氫為天然氣的系統中，回火是最嚴重的問題。氫的火焰速度比天然氣的火焰速度高一個數量級，因為火焰可以逆流而上，嚴重損壞硬件。
除此之外，氫燃料燃燒產物的傳熱系數高于天然氣。因為燃氣輪機的峰值溫度是由向旋轉渦輪的傳熱控制的，隨著氫含量的增加，可能需要降低渦輪進口溫度。雖然高氫燃料提高循環效率，但這被較低的渦輪入口溫度所抵消。
簡而言之，氫無疑是一種可以接受的、非常清潔的燃料。目前，有H2水平為50%的低NOx燃氣輪機與天然氣配合使用。用純氫操作的系統也已開發出來。未來的一個關鍵發展挑戰是低氮氧化物、燃料靈活的系統，可以輕松地使用各種燃料組件，從純天然氣到純氫。下面的圖表概述了這些使用氫的不同技術的成熟度、開發要求和氮氧化物遵從性。
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