工业余热变电添新招 超临界二氧化碳发电技能完结商业运用

　　近期，被称为“超碳一号”的全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳烧结余热发电工程，在贵州六盘水成功完结商业运转。这套看似和传统烧结余热发电设备不同不大的设备，藏着热电转化范畴的“黑科技”——用超临界二氧化碳代替水蒸气发电，标志着我国首要打通这项前沿技能从实验室到商业运用的“终究一公里”，敞开了热电转化的全新阶段。

　　日前，记者走进首钢水城钢铁（集团）有限责任公司厂区发现，和传统发电机组作业时的水蒸气充满不同，“超碳一号”运转时洁净整齐。正是这套设备，让钢铁出产华夏本运用率不高的余热，变成了连绵不断的“绿色电能”。

　　不管是传统火电、核电，仍是常见的余热发电，长期以来都依靠“烧开水”的逻辑——把水加热成蒸汽，靠蒸汽推动汽轮机发电。而“超碳一号”的中心打破，便是把能量转化的前言物质从水蒸气换成了超临界状况的二氧化碳。

　　什么是“超临界二氧化碳”？简略说，便是给二氧化碳施加特定的温度和压力，让它变成一种特别状况：既有气体的活动性，又有液体的高密度。当温度超越31摄氏度、压强到达7.38兆帕（大概是标准大气压的73倍）时，二氧化碳就会进入这种状况。

　　在“超碳一号”规划团队看来，这种特别状况的二氧化碳，是发电的“好帮手”。一方面，它密度大，能贮存更多能量，做功才能更强；另一方面，它活动阻力小，加热后能够直接胀大推动发电，不必像水那样阅历气液态之间的相变进程，不只流程更简略，响应速度也更快。

　　这一改动带来了一连串优势：首要，它既不耗费水资源，也不会发生废水。这对缺水区域和高耗水的钢铁企业来说，无疑是严重利好。其次，设备更紧凑，“超碳一号”的占地面积比平等功率的蒸汽发电系统大幅度削减。终究，它对热源的要求也不高，钢铁出产中350摄氏度到600摄氏度的余热，就能满意它的运转需求，而这些余热在传统发电技能中运用功率较低。

　　首钢水钢集团设备工程部副部长孟玮给出了一组直观数据：和其时干流的烧结余热蒸汽发电技能比较，依据运用场景不同，“超碳一号”的净发电功率可进步20%—50%。这在某种程度上预示着，曩昔运用功率不高的工业余热，现在能更高效地转化为电能。

　　超临界二氧化碳发电技能的优势早被业界认可，被誉为热电转化范畴的改造性技能。美国在2015年就将其列为国家动力范畴战略性前沿技能，我国也在《“十四五”动力范畴科学技能创新规划》中将其列为要点推动的前沿动力技能。

　　但从理论上的推演，到实验室的小范围测验，再到工业场景的大规划商业运用，中心横亘着许多难题。对企业来说，选用全新的未成熟技能，意味着要承当不小的危险，许多企业都不敢容易测验。

　　我国核动力研讨规划院的团队从2009年就开端研讨这项技能。在中核集团首席科学家、“超碳一号”总规划师黄彦平的带领下，团队用7年时刻完结了根底理论研讨和实验渠道树立，2016年进入实验室测验，2019年完结小规划发电验证。就在技能需求“落地”的要害节点，首钢水钢集团也迎来了设备更新换代的关键。

　　“咱们不算短期危险账，只看久远开展账。”孟玮回忆起其时的决议计划，“‘超碳一号’能把中低温余热‘吃干榨净’，不管是节能减排仍是降本增效，都能带来颠覆性改变，这个险值得冒！”终究，首钢水钢集团决议联合中核集团我国核动力研讨规划院、济钢集团世界工程技能有限公司，一起推动这个全球首套项目。

　　2023年末，“超碳一号”正式开工。2025年11月，“超碳一号”并网发电调试成功，一个月后顺利完结商业运转，我国就此成为全世界首个将这项技能商业化的国家。

　　“超碳一号”的商业运转，给我国动力运用、工业晋级和民生改进带来了多重利好。

　　从企业效益的视点看，它能让工业余热“变废为宝”，大幅度的进步企业纯收入才能。孟玮算了一笔账：比较首钢水钢本来的老旧机组，“超碳一号”每年能多发电7000余万千瓦时。对钢铁、水泥等高能耗工业来说，这项技能就像“能量收回器”，能把本来糟蹋的热量转化为经济效益，助力传统工业降本增效、绿色转型。

　　从生态环保的视点看，它是完结“双碳”方针的重要助力。黄彦平测算，要是把这项技能推行到全国的烧结余热改造项目，每年能节省标准煤约483万吨，削减二氧化碳排放1285万吨。更重要的是，它水耗较低，在我国西北、华北等缺水区域推行，能有用缓解“煤电耗水”与“水资源缺少”的对立，能在动力开展与生态维护之间找到平衡点。

　　从动力安全的视点看，它能丰厚我国的动力供应途径。这项技能可与风电、光伏等新动力调配运用。比方，用风电、光伏的充裕电力加热熔盐贮存能量，需求时再经过超临界二氧化碳发电系统把热能快速转化为电能，处理新动力“不稳定”的痛点。现在，中核集团已发动“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”演示项目，当选国家动力范畴首台（套）严重技能装备名单，估计2028年完结演示，未来将逐渐进步我国动力供应的稳定性和灵活性。

　　济钢集团世界工程技能有限公司“超碳一号”项目负责人李军卫表明，超临界二氧化碳发电技能特别合适中小功率规划、中高温热源场景，在钢铁职业除了烧结外，还能够跟焦化等其他环节结合，也可用于化工、水泥、玻璃等多个传统职业的余热收回发电，大幅度的进步动力运用功率。

　　现在，我国已根本树立超临界二氧化碳发电技能的产学研用系统，形成了全国产化工业链，具有了全面工程运用的条件。这项技能未来还将渗透到多个范畴，为我国完结“双碳”方针、保证动力安全注入微弱动力。(记者 吴秉泽 王新伟)