贵州省六盘水市首钢水城钢铁集团厂区,第二台15兆瓦超临界二氧化碳发电机组不久前实现并网发电,全球首套商用超临界二氧化碳余热发电示范工程“超碳一号”实现双机投运。从2025年12月首台机组正式商运至今,这套打破百年“烧开水”发电模式的新技术,已在钢铁生产一线稳定运行半年多,将工业废热持续转化为清洁电能。

走进“超碳一号”主控室,数十块屏幕实时跳动着温度、压力等运行参数。水钢设备工程部副部长孟玮指着监测大屏,晒出半年运行成绩单:“仅单台机组半年累计发电超3285.6万千瓦时,全部供给厂区自用;待8月满负荷生产后,两台机组每月可稳定发电1500万千瓦时。”

水钢2010年建成的传统蒸汽余热发电系统,发电量小,且余热利用率低,需要技术改造。恰逢中核集团核动力院的超临界二氧化碳发电技术寻求商用落地,转型后的济钢集团具备工程建设与运营能力,三方需求契合,最终将全球首套商用项目落地六盘水。

不同于沿用上百年的“水—蒸汽”发电逻辑,“超碳一号”的关键突破,是用二氧化碳替代水作为“能量搬运工”。“传统发电就是‘烧开水’,水变蒸汽、蒸汽再变回水,能量损失很大。”孟玮介绍,二氧化碳在31摄氏度、73个标准大气压下会进入“超临界状态”,既有液体的高密度,又有气体的低黏度,能量损耗显著降低。

研发团队累计攻克200余项技术难题,全部实现自主可控。落地半年多的实战检验,也让技术成熟度快速提升。“第一台机组摸着石头过河,调试花了不少工夫;第二台不到3个月就调试成功,运行越来越顺。”孟玮说。

数据显示,项目投运后,吨烧结矿发电量达到36千瓦时,较行业传统先进水平直接翻倍,热电转换效率比传统蒸汽发电提升75%。除此之外,这套设备尤其适配贵州山地厂区的条件:占地面积比同功率蒸汽机组减少一半以上,无需建设庞大的冷却塔,日常运维仅需两三个人值守。“运行半年多来,系统展现出响应快、可调节性强、操作便捷等优势。”济钢集团超碳项目运营经理杨鲁光说。

对企业而言,最实在的收益是用电成本下降。孟玮算了笔账:厂区外购工业电价约0.65元一度,“超碳一号”余热发电折算下来约0.5元一度,满负荷运行时每天可节省数千元电费。同时,以水钢年产560万吨烧结矿测算,项目全面投产后,每年可减少二氧化碳排放5万余吨。

杨鲁光透露,目前已有不少企业前来对接考察。这项技术适配300摄氏度以上的中高温工业余热,尤其契合高耗能行业余热特性,未来还可与光热发电、熔盐储能结合,应用场景广阔。