管束车将制备好的氢气输送到混氢站的卸料塔，然后在调压撬内降压冷却。经过两次减压，压力从20 MPa下降到6 MPa左右，然后工作人员进行精确调整，与管道气体的压力相匹配。调试完成后，氢气被混入天然气中。
这是荆门绿电能源有限公司(以下简称荆门绿电)高比例掺氢燃烧改造试验的操作流程。2022年9月29日，荆门燃机项目取得重大突破，燃机30%改造为氢气运行。
这是我国首次在重型燃气轮机商业机组上进行高比例掺氢燃烧改造试验和科研，也是世界上首次在天然气联合循环和热电联产商业机组上进行高比例掺氢燃烧的示范工程。
7月12日，我实地考察了这个项目。在这个项目中，单台54 MW燃气轮机通过添加氢气进行改造。使用30%的氢气，该装置每年可以减少超过18，000吨的二氧化碳排放。

国家电力投资荆门燃气轮机项目。图片来源:国家电力投资公司

项目业主荆门绿色电力成立于2017年，控股股东为湖北省电力有限公司，主要负责国家电力投资集团有限公司(以下简称国家电投)在湖北省的发展和协调工作。
2021年7月23日，荆门市政府、中国重燃、湖北国家电力投资公司、英德燃气签署四方合作协议，荆门项目正式启动。该项目由国家电力投资集团北京再点火能源科技发展有限公司牵头，西门子能源和英德燃气(02168。HK)，并与上海成套工程院、上海舜华等单位协调，完成了从燃机改造、电厂内氢气搅拌站建设到厂外氢气供应全过程的方案设计和组织实施。
本项目掺氢燃烧试验分两个阶段进行。该项目在荆门市掇刀区发改局的具体协调下，设计建设了氢气卸载装置、减压装置、氢气混合装置及相关配套设施，并对2号燃机燃烧器及控制系统进行了相关改造。
2021年12月23日，项目实现了第一阶段15%混氢燃烧改造运行，使机组具备了纯天然气和天然气混氢运行方式的兼容性。这标志着我国已经掌握了燃气轮机电站混氢改造工程的完整设计方案。
2022年9月29日，在第一阶段成功的基础上，项目实现了第二阶段30%掺氢燃烧试验运行。

技术人员检查燃气轮机压缩机进口可调导叶的执行机构。图片来源:荆门绿色运动

天然气掺氢是指在现有天然气管网中掺入一定比例的氢气，实现氢能的利用。氢是宇宙中分布最广的物质，具有高能量密度和低碳排放的特点，被称为“21世纪的终极能源”。
氢气可以用作燃料，在燃气轮机等能源设备中燃烧。其中，氢气和天然气的混合燃烧是一种非常有前途的方式。
中国城市燃气协会发布的《天然气管道混氢输送及终端利用可行性报告》(以下简称报告)指出，天然气混氢技术不仅可以解决可再生能源大规模消耗问题，还可以高效低成本输送氢气，是降低天然气利用过程中碳排放强度、保障供气安全的有效途径。
与天然气相比，氢气的可燃范围更广，最小点火能量更低，可以扩大传统碳燃料的可燃范围，但氢气自燃爆炸的风险更大，燃气轮机更容易出现回火、脉动等不稳定问题。
回火是指火箭炮内部本应稳定的火焰向上游传播到预混段，其作用是显著增加污染物排放，甚至损坏喷管和整个燃烧系统。
国家电力投资公司湖北中部区域公司副总经理(分管)郁红伟告诉我，为了解决这个问题，联合项目部优化了预混燃烧器的结构设计，改进了自动检测装置，改造了控制系统，安装了相关测点，建设了辅助设施设备，提高了阀门的性能，降低了设备的回火风险。

技术人员检查燃气轮机和齿轮箱之间的连接轴。图片来源:荆门绿色运动

除了稳定燃烧，环保排放也是掺氢燃烧的关键问题。
虽然氢气本身没有碳元素，燃烧不会产生一氧化碳，但是在高温燃烧的情况下，氮气和空气中的氧气会发生反应，产生较高的氮氧化物排放。荆门绿色电力经过多轮测试和调试，最终将氮氧化物的排放量从100 mg/m3以上控制在50 mg/m3以内。
国家电力投资公司湖北中部区域公司副总经理白告诉我，燃烧器燃料气有三种方式，即中心气、值班气和主燃料。在不同的负荷条件下，通过三种方式改变燃料流量的比例，可以完成对NOx排放的控制。一般来说，缺氧条件下燃烧产生的氮氧化物相对较少。
重要的是，升级后的燃气具有控制NOx排放和降低燃烧不稳定性的双重功能。氮氧化物的排放水平和燃气轮机的脉动之间有时存在负相关性。当氮氧化物排放水平较低时，脉动频率突然增加，而当氮氧化物排放水平较高时，脉动频率相对较低。所以，只有经过几轮调试，才能找到两者之间的最佳点。
为保证整个系统的稳定运行，荆门绿电对燃机的自动控制系统、天然气调压站、氢气卸载及混合系统、余热锅炉等相关系统进行了联合调试，升级了相关技术，提高了燃机本身的燃料适应性。
目前，工业界对探索天然气中掺氢的兴趣和努力正在增加。
根据上述报告，“十五”期间，新增天然气管道掺氢示范项目15-25个，掺氢比例达到3%-20%。
成本经济仍是制约氢燃料推广的最重要条件。白说，一立方米天然气产生的热值约等于三立方米氢气，只有氢气的成本降到天然气的三分之一，才有经济竞争力。
报告指出，绿色氢的价格下降是未来掺氢天然气大规模发展的必然要求。乐观情况下，2026年左右进入商用引进阶段，2042年进入商用应用阶段。"