赵永椿教授揭秘：最新煤炭清洁利用黑科技
赵永椿教授揭秘：最新煤炭清洁利用黑科技
在第十一届国际清洁能源论坛大会上，华中科技大学能源与动力工程学院教授、煤燃烧与低碳利用全国重点实验室主任赵永椿教授发表重要报告，详细介绍了我国在燃煤清洁高效低碳利用技术研发方面的最新进展。这些技术不仅提升了热效率和灵活性，还有效减少了二氧化碳排放，为全球能源转型做出了重要贡献。
灵活智能燃煤发电：智能化调峰的突破
随着对火电机组灵活调峰需求的增加，智能控制技术在燃煤发电领域得到广泛应用。通过优化锅炉燃烧性能控制、宽负荷脱硝精准控制、锅炉运行能效控制以及主辅机设备监测与诊断，智能控制技术显著提高了燃煤机组的调峰能力和运行效率。目前，基于燃煤锅炉灵活调峰过程中的常见问题，需要在燃烧组织方式稳燃能力深度提升的基础上，提高基础数据获取准确性，促进数据及知识的互补融合，加强多目标优化控制及DCS控制系统优化等，同时兼顾调峰经济性与机组寿命之间的辩证优化关系，从而为提高燃煤锅炉灵活调峰能力提供智能化及精准化解决方案。
超超临界燃煤发电：高效环保的典范
海南乐东电厂的两台350MW超临界燃煤发电机组是煤炭清洁利用的典型案例。通过高度自动化控制和环保提标改造，该电厂实现了生产废水零排放、固体废渣全部回收利用。在氮氧化物排放处理方面，乐东发电厂采用SCR提效改造工艺进行氮氧化物深度治理；二氧化硫及粉尘处理方面，利用电厂高温燃烧优势，采用高含水率污泥直接与燃煤掺混燃烧实现对污泥的高温无害化处理。目前，该电厂的二氧化硫和氮氧化物排放已降至10毫克/标准立方米以内，烟尘排放降至1毫克/标准立方米，远低于欧美电厂排放指标，成为全国乃至世界最清洁环保的燃煤电厂之一。
超临界CO2发电：未来能源技术的新方向
超临界二氧化碳发电系统是电力系统中的一种，是以超临界状态的二氧化碳作为工质，将热源的热量转换为机械能，其热源可以来自太阳能、工业废热、地热能、化石燃料燃烧等多个领域。近年来，美国、法国、日本、韩国等国家的顶级研发机构和电力企业纷纷围绕该技术开展了一系列基础研究和产业化布局，力图抢占该领域的技术主导权。美国更是将该技术作为未来光热发电技术迭代升级的重要突破口。2024年6月，美国西南研究院（SwRI）宣布，超临界发电厂（STEP）或STEP示范试验工厂首次使用超临界二氧化碳（sCO2）电力循环发电。
中国对超临界CO2发电技术的研究还在上升阶段，目前国内主要有西安热工研究院有限公司和中国科学院工程热物理研究所等建成了兆瓦级SCO2系统及部件实验平台。2024年，国家重点研发计划-200kW光热超临界CO2循环系统试验机组，项目由中国科学院电工研究所王志峰老师牵头，西安热工院负责超临界CO2机组研发。2022年，建成超临界CO2机组、集热系统、颗粒/超临界CO2换热器；2023年，超临界CO2机组通过第三方调试；2024年，延庆基地光热-超临界CO2机组联调。目前，10MW超临界CO2布雷顿发电技术已成熟，有望在2035年实现1000MW大型超临界CO2布雷顿发电技术在核电领域的商业化应用。
CCUS技术：实现碳中和的关键支撑
在碳捕集、利用与封存（CCUS）技术方面，我国已取得显著进展。新版《中国CCUS技术发展路线图》指出，CCUS技术不仅是大规模化石能源低碳利用的关键技术，更是实现“碳中和”目标所需技术组合的重要构成部分。2020年以来，全国规划运行的CCUS工程数量从49个增至126个，覆盖电力、油气、化工、钢铁等多个行业。然而，我国CCUS技术发展仍存在不均衡的问题，特别是在直接空气捕集、管道运输、强化采油等关键技术方面与国际先进水平存在差距。为此，新版路线图建议将CCUS技术纳入国家“碳中和”目标重大战略进行统筹考虑，构建面向“碳中和”目标的CCUS技术体系，制定完善相关制度法规和标准体系，加强产业政策支持，探索适合中国国情的政策激励手段。
这些技术突破和应用进展表明，我国在煤炭清洁利用领域正不断取得新的突破。通过技术创新和应用实践，煤炭这一传统能源正在焕发新的生机，为实现碳达峰、碳中和目标提供了有力支撑。