在貴州六盤水的首鋼水鋼集團(tuán)廠區(qū)內(nèi)，一座全球領(lǐng)先的發(fā)電裝置正悄然改變著鋼鐵行業(yè)的能源利用格局。由濟鋼集團(tuán)主導(dǎo)建設(shè)的全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機組，已成功實現(xiàn)商業(yè)化運營，標(biāo)志著我國在高效余熱發(fā)電領(lǐng)域取得重大突破。這項被命名為"超碳一號"的技術(shù)，將鋼鐵生產(chǎn)過程中大量散失的余熱轉(zhuǎn)化為清潔電力，開創(chuàng)了工業(yè)余熱利用的新范式。

傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)的余熱發(fā)電系統(tǒng)普遍采用水蒸氣作為介質(zhì)，通過"燒開水"的方式產(chǎn)生蒸汽推動渦輪機發(fā)電。但這種技術(shù)存在明顯缺陷：設(shè)備體積龐大、熱效率低下，且對熱源溫度要求苛刻。濟鋼集團(tuán)國際工程公司項目經(jīng)理李軍衛(wèi)介紹，新研發(fā)的超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，通過將二氧化碳加壓至7.38兆帕、升溫至31℃以上，使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)——這種既非氣體也非液體的特殊形態(tài)，具有驚人的能量傳輸效率。實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)可使凈發(fā)電量提升50%以上，同時將水耗降低至傳統(tǒng)系統(tǒng)的半數(shù)以下。

這項革命性技術(shù)的落地并非一帆風(fēng)順。2021年，在鋼鐵主業(yè)關(guān)停后轉(zhuǎn)型發(fā)展的濟鋼集團(tuán)，敏銳捕捉到中核動力研究院的前沿研究成果。盡管面臨全球無先例可循、3億元投資風(fēng)險、從實驗室到工業(yè)場景的轉(zhuǎn)化難題等重重挑戰(zhàn)，技術(shù)團(tuán)隊仍憑借在鋼鐵行業(yè)積累的深厚經(jīng)驗，創(chuàng)新性地將超臨界二氧化碳發(fā)電與鋼鐵余熱場景深度融合。經(jīng)過23個月的持續(xù)攻關(guān)，項目團(tuán)隊與中核動力研究院、水鋼集團(tuán)形成技術(shù)聯(lián)盟，成功攻克了88項關(guān)鍵技術(shù)難題，優(yōu)化了85項工藝參數(shù)，最終在2023年底完成設(shè)備安裝調(diào)試。

今年11月的并網(wǎng)測試數(shù)據(jù)印證了技術(shù)突破的價值：兩臺15兆瓦發(fā)電機組滿負(fù)荷運行時，每噸燒結(jié)礦可產(chǎn)生21度電，較行業(yè)平均水平提升55%。按水鋼集團(tuán)年產(chǎn)能計算，這套系統(tǒng)每年可發(fā)電1.2億度，相當(dāng)于一座中型水電站的發(fā)電量，較傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)多產(chǎn)出4000萬度清潔電力。更令人矚目的是，該系統(tǒng)展現(xiàn)出極強的環(huán)境適應(yīng)性，能夠高效利用300℃至600℃的中低溫余熱，徹底突破了傳統(tǒng)技術(shù)對高溫?zé)嵩吹囊蕾嚒?/p>

在首鋼水鋼集團(tuán)的發(fā)電控制室內(nèi)，實時監(jiān)測屏幕顯示著各項運行參數(shù)。總經(jīng)理助理胡志祥指著跳動的數(shù)字感慨："這套系統(tǒng)就像給鋼鐵廠裝上了'能量回收器'，過去白白散失的熱量現(xiàn)在變成了真金白銀。"據(jù)測算，項目每年為企業(yè)節(jié)約能源成本數(shù)千萬元，同時減少二氧化碳排放約8萬噸。這種"零消耗"的發(fā)電模式，為鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排提供了全新解決方案。

作為濟鋼集團(tuán)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的標(biāo)桿項目，"超碳一號"的工程化實踐創(chuàng)造了多項紀(jì)錄。項目團(tuán)隊在實施過程中累計解決200余項技術(shù)問題，形成的工程化經(jīng)驗已開始向水泥、玻璃、化工等高耗能行業(yè)推廣。這項突破不僅解決了中小功率規(guī)模、中高溫?zé)嵩锤咝Ю玫氖澜缧噪y題，更為我國工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。隨著技術(shù)成熟度的提升，超臨界二氧化碳發(fā)電有望在分布式能源、地?zé)崂?、艦船動力等領(lǐng)域展現(xiàn)更廣闊的應(yīng)用前景。