1月1日上午10点,首钢水城钢铁(集团)有限责任公司“超碳一号”智控中心内,屏幕数据实时跃动、精准流转。当压气机压力升至7.94兆帕,操作员卢芳目光紧盯屏幕,迅速调整透平机入口参数。“压力、温度匹配到位,发电效率正在提升。”她一边跟踪数据波动,一边向记者介绍机组运行态势。
项目中控室
智控中心外,全球首台商用超临界二氧化碳发电机组正平稳低噪运转,机身不见一丝蒸汽白烟。2025年12月20日,由中国核动力研究设计院、首钢水钢与济钢国际共同打造的“超碳一号”示范工程正式商运,让“用二氧化碳发电”从实验室走进钢铁厂生产一线。
钢铁烧结工序总会伴随大量工业余热产生。以往,行业普遍采用余热蒸汽发电技术,靠余热将水加热成水蒸气,驱动汽轮机转动发电。而“超碳一号”另辟蹊径,让二氧化碳替代水,成为传递能量的“超级搬运工”。
“核心就是让二氧化碳进入超临界状态!”项目主管工程师尹雄峰指着机组设备给出关键解读。当二氧化碳的温度和压力超过临界值(31.1℃,7.38兆帕),就会进入超临界态,变成一种密度近液体、流动性似气体的特殊流体,拥有极强传热能力。而二氧化碳的临界点易实现,是这项技术的理想介质。
顺着尹雄峰手指的方向看去,“数字伴生系统”中二氧化碳的“工作轨迹”清晰可见:经加压加热达超临界态后,流经换热器疯狂“吞噬”烧结余热,化身高温高压流体高速冲击,推动透平机叶片带动发电机发电。
完成能量转换后,降温降压的二氧化碳经冷却压缩后重回管路,开启新一轮循环。
“与水相比,超临界二氧化碳就像一台拉了更多货物,却跑得更快的货车,能让余热得到充分利用。”尹雄峰补充道,二氧化碳化学性质稳定、安全无毒还成本低廉,相较传统蒸汽发电,系统结构更紧凑、效率更高,还彻底杜绝了耗水与废水问题。
从2022年夏天启动合作,到2025年12月投入运营,研发与施工团队攻坚克难,逐步跨越从实验室到生产应用的艰难历程。如今,这份坚守换来丰硕成果:每1吨烧结矿余热的净发电量,从以往的行业平均水平15度以下,稳步提升至22度以上,降本增效切实可见。
贵州日报天眼新闻记者 顾冰洁
编辑 徐然
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