在全球能源转型与“双碳”目标背景下,如何高效利用工业余热成为高耗能行业亟待解决的难题。
传统烧结余热发电技术采用水工质朗肯循环,存在冷源损失大、系统效率低、设备体积庞大等缺陷。
以钢铁行业为例,即使烟气回收量达标,净发电效率仍难以突破瓶颈,严重制约了能源资源化利用水平。
针对这一技术痛点,中国核动力研究设计院联合济钢集团国际工程技术有限公司等机构,历经十余年攻关,成功研制出全球首台商用超临界二氧化碳发电机组。
该技术通过将二氧化碳加压至73个大气压以上,使其进入兼具气体扩散性和液体溶解力的超临界态,形成闭式布雷顿循环系统。
相较于传统蒸汽发电,其工质密度提升近百倍,能量传递效率显著增强,同时系统体积缩小50%,具备快速响应能力。
这一突破性技术的应用已显现多重效益。
在首钢水钢示范项目中,机组发电效率较行业平均水平提升85%,场地需求减少一半,运维成本大幅降低。
更深远的影响在于其推广潜力——若应用于全国钢铁行业烧结余热改造,年减排量相当于种植70万公顷森林。
此外,该技术对水泥、造纸等中高温余热场景同样适用,为工业领域绿色转型提供了可复制的技术路径。
技术突破的背后是我国产学研协同创新的成果。
自2009年起,科研团队攻克了压缩机、透平机等核心设备的设计制造难题,特别是成功研发微通道扩散焊换热器,打破国外技术垄断。
值得注意的是,超临界二氧化碳发电技术已被美国能源部列为战略性前沿技术,我国亦在“十四五”能源规划中明确其战略地位,此次商业化应用标志着我国在该领域实现从跟跑到领跑的跨越。
从“把热排出去”到“把热变成电”,工业余热利用的跃升不仅是单项技术突破,更是制造业迈向高端化、智能化、绿色化的缩影。
全球首台商用超临界二氧化碳发电机组的投运提示我们:面向“双碳”目标,既要加快能源供给侧的清洁替代,也要深挖工业过程侧的效率红利,以更多可复制的工程示范推动绿色低碳转型走深走实。