八年前,可能没多少人相信,烧锅炉的钢铁厂废气也能变成下一代能源技术的关键突破口。

5月30日,贵州六盘水首钢水城钢铁集团的厂区里,全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳余热发电项目——“超碳一号”的第二台机组成功并网。加上早在2025年12月20日就已投运的第一台机组,这个由中核集团中国核动力研究设计院联合济钢国际、首钢水城钢铁集团共同打造的全球首个示范工程,至此全面建成。

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钢铁厂烧结工序产生的高温废热转化为电能,这件事本身不算稀奇。稀奇的是,用来“搬运”热量的工质,不再是传统的水蒸气,而是处于超临界状态的二氧化碳。

这套技术的运行逻辑其实挺直观:用超临界二氧化碳替代水,在封闭的布雷顿热力循环系统里反复流动,吸收废热后驱动发电机组。关键在于,超临界二氧化碳的密度接近液体、黏度接近气体,整个热力循环过程不发生气液相变。中核集团的数据显示,跟现役的烧结余热蒸汽发电技术相比,这套方案把发电效率直接拉升了85%以上,净发电量提升超过50%。

还有几个让运维人员省心的特性。系统简化之后设备数量少了,场地需求也缩小了一半。二氧化碳在系统内循环使用,不需要频繁补水,也不用清理水垢。而且响应速度快,能灵活应对电网负荷的波动。业内一直把超临界二氧化碳发电技术看作“下一代能源技术的关键突破”,理论上热效率可以突破50%。现在,“超碳一号”让这种理论预期落了地。

第一台机组已经稳定跑了5个多月,各项指标都达到甚至超过了设计标准。核心设备和系统稳定性扛住了长时间、多工况的实战考验。第二台机组经过紧张调试后顺利并网,马上也要转入正式商业运行。两台机组全部投运后,“超碳一号”会形成30兆瓦的稳定装机容量,年新增发电量约2.3亿千瓦时。这组数字,让这个项目稳坐全球规模最大、技术最先进、运行最成熟的超临界二氧化碳发电标杆位置。

中国核动力研究设计院从2009年就启动了这个方向的研发,十几年攻关,把设计、制造到集成应用的关键技术全部打通。“超碳一号”的全面建成,直接证明了这套技术的先进性、可靠性和运行灵活性,顺手给中国在全球超临界二氧化碳发电领域插了块标杆。