日本氫燃?xì)廨啓C(jī)項(xiàng)目由NEDO主導(dǎo)，三菱重工和川崎重工分別研制大型氫燃?xì)廨啓C(jī)與中小型氫燃?xì)廨啓C(jī)。

從技術(shù)路線來看，目前都是只改造現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器噴嘴或開發(fā)新的燃燒器噴嘴。

按燃料細(xì)分，可分為以下路線：摻氫燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)，純氫燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)，純氫+純氧燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)。

1.摻氫燃?xì)廨啓C(jī)

（1）川崎重工的摻氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器

川崎重工摻氫燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的特點(diǎn)是在燃燒器后半段增加二次燃燒噴嘴，氫氣只在二次燃料中摻混，主燃料仍然是天然氣。使用天然氣進(jìn)行點(diǎn)火/啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到DLN運(yùn)行范圍時(shí)，向二次燃燒噴嘴供應(yīng)氫氣，進(jìn)行氫燃燒發(fā)電。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)使用二次燃燒噴嘴時(shí)，摻氫燃?xì)廨啓C(jī)與天然氣燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行范圍、設(shè)計(jì)點(diǎn)和NOx排放量幾乎相同，且沒有發(fā)生回火或燒蝕。并且NOx排放量為25ppm（按O2=16%換算）。

（2）三菱重工的摻氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器

與川崎重工的燃燒器不同，三菱重工的燃燒器是在主燃料噴嘴就進(jìn)行氫氣混合。壓氣機(jī)排氣進(jìn)入燃燒器內(nèi)部后通過旋流器葉片成為旋流，與此同時(shí)燃料從旋流器葉片表面的小孔噴出，在旋流效應(yīng)下與周圍空氣快速混合。目前已了解到在旋流中心存在一個(gè)低流速區(qū)域，導(dǎo)致火焰逆向蔓延，從而發(fā)生回火。

因此新型燃燒器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是從噴嘴的尖端噴出空氣，以增大渦核的流速。噴射的空氣補(bǔ)充渦核的低流速區(qū)域，從而防止回火的發(fā)生。

考慮到最低流速是控制回火現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵，因此新型燃燒器的最低流速是常規(guī)燃燒器的2.5倍以上。

另外，從新型燃燒器噴嘴頂端的小孔噴入的空氣量非常少，因此，除了渦核附近區(qū)域之外，其他區(qū)域幾乎不受影響，流速分布與常規(guī)燃燒器同等。

2.純氫燃?xì)廨啓C(jī)

（1）川崎重工的純氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器

川崎重工的純氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器有2種技術(shù)路線：擴(kuò)散燃燒器與干式低NOx燃燒器。

噴水減NOx的擴(kuò)散燃燒器（純氫）

目前使用含有高濃度氫氣的高反應(yīng)性燃?xì)庾鳛槿細(xì)廨啓C(jī)的燃料進(jìn)行發(fā)電時(shí)，多采用火焰穩(wěn)定性優(yōu)良的擴(kuò)散燃燒法。這種燃燒方式穩(wěn)定性極好，但會(huì)產(chǎn)生大量NOx。

因此，為了減少燃燒氣體中的NOx，使用噴入水或水蒸氣減少火焰高溫部分產(chǎn)生的NOx的方法。

干式低NOx燃燒器（純氫）

天然氣通過預(yù)混燃燒可以實(shí)現(xiàn)低NOx燃燒。但氫氣的反應(yīng)性太強(qiáng)烈，會(huì)發(fā)生回火。因此川崎重工研究使用微小氫火焰的純氫干式低NOx燃燒技術(shù)及其在工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用。

氫氣從一個(gè)微小的氫氣注入孔（直徑1mm或更小）注入，與正交方向的空氣射流快速混合，形成氫火焰。通過形成微小的氫氣火焰，避免局部高溫區(qū)的產(chǎn)生，縮短反應(yīng)時(shí)間，從而抑制NOx的產(chǎn)生。

供應(yīng)氫氣的噴嘴呈環(huán)形布置，其數(shù)量可根據(jù)氫氣燃燒量（運(yùn)行負(fù)荷）調(diào)整，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)從燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)后低負(fù)荷時(shí)的高燃燒效率和高負(fù)荷時(shí)的低NOx燃燒。

川崎重工已開發(fā)出使用純氫低 NOx 燃燒技術(shù)的2MW 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的關(guān)鍵技術(shù)。

（2）三菱重工純氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器

與川崎重工一樣，三菱重工純氫燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器也有2種技術(shù)路線：擴(kuò)散燃燒器與多點(diǎn)燃燒器（仍然是干式低NOx燃燒器）。

擴(kuò)散燃燒器

三菱重工正在計(jì)劃將這種擴(kuò)散燃燒器應(yīng)用于荷蘭NuonMagnum發(fā)電廠改用氫燃料的項(xiàng)目。

用于純氫燃燒的多點(diǎn)燃燒器

隨著氫氣濃度的增加，回火風(fēng)險(xiǎn)增大。摻氫燃燒DLN燃燒器使用旋流器混合燃料和空氣需要相對(duì)大的空間，并且回火的風(fēng)險(xiǎn)增加，需要短時(shí)間內(nèi)在狹窄空間中混合。因此設(shè)計(jì)了1種微孔噴射燃料使火焰分散且更細(xì)長(zhǎng)的混合方式。

與傳統(tǒng)的DLN燃燒器的燃料噴嘴（8個(gè)）相比，多點(diǎn)燃燒器有更多噴嘴且噴嘴孔徑更小。空氣被送到此處，然后采用吹入氫氣混合的方法。可以在不使用旋流器的情況下用較小的體積混合空氣和氫氣，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)高回火阻力和低NOx燃燒。目前正在進(jìn)行燃料噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究。

從目前的情況看，日本氫能主要還是從天然氣、石油、煤炭等化石能源加工過程中的副產(chǎn)品獲得，可再生能源電解氫只占4%。

氫的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸主要有液氫、有機(jī)氫化物和氨3個(gè)方法，送達(dá)用戶后，先經(jīng)過氣化或脫氫的步驟，產(chǎn)生氫氣供利用。

目前日本的100%氫氣發(fā)電成本為97.3日元/千瓦時(shí)，10%氫氣和90%天然氣混合發(fā)電成本為20.9日元/千瓦時(shí)，約是普通電力的2倍。

日本政府的目標(biāo)是到2030年將氫燃料的價(jià)格降低到19.4日元/千瓦時(shí)（約合人民幣1.08元），2050年降為13.7日元/千瓦時(shí)（約合人民幣0.76元），這樣才能與天然氣發(fā)電進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。