近日科技部公布了“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”試點專項2017年度項目申報指南。重點專項按照煤炭高效發電、煤炭清潔轉化、燃煤污染控制、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)、工業余能回收利用、工業流程及裝備節能、數據中心及公共機構節能7個創新鏈(技術方向),共部署23個重點研究任務。專項實施周期為5年(2016-2020年)。具體情況如下:
“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”重點專項2017年度項目申報指南
為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》,以及國務院《能源發展戰略行動計劃(2014-2020)》、《中國制造2025》和《關于加快推進生態文明建設的意見》等提出的任務,國家重點研發計劃啟動實施“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署,現發布2017年度項目申報指南。
本重點專項總體目標是:以控制煤炭消費總量,實施煤炭消費減量替代,降低煤炭消費比重,全面實施節能戰略為目標,進一步解決和突破制約我國煤炭清潔高效利用和新型節能技術發展的瓶頸問題,全面提升煤炭清潔高效利用和新型節能領域的工藝、系統、裝備、材料、平臺的自主研發能力,取得基礎理論研究的重大原創性成果,突破重大關鍵共性技術,并實現工業應用示范。
本重點專項按照煤炭高效發電、煤炭清潔轉化、燃煤污染控制、二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)、工業余能回收利用、工業流程及裝備節能、數據中心及公共機構節能7個創新鏈(技術方向),共部署23個重點研究任務。專項實施周期為5年(2016-2020年)。
2016年,本重點專項在7個技術方向已啟動實施16個項目。2017年,擬在7個技術方向啟動23-46個項目,擬安排國撥經費總概算為5.75億元。凡企業牽頭的項目須自籌配套經費,配套經費總額與國撥經費總額比例不低于1:1。
項目申報統一按指南二級標題(如1.1)的研究方向進行。除特殊說明外,擬支持項目數均為1-2項。項目實施周期不超過4年。申報項目的研究內容須涵蓋該二級標題下指南所列的全部考核指標。項目下設課題數原則上不超過5個,每個課題參研單位原則上不超過5個。項目設1名項目負責人,項目中每個課題設1名課題負責人。
指南中“擬支持項目數為1-2項”是指:在同一研究方向下,當出現申報項目評審結果前兩位評價相近、技術路線明顯不同的情況時,可同時支持這2個項目。2個項目將采取分兩個階段支持的方式。第一階段完成后將對2個項目執行情況進行評估,根據評估結果確定后續支持方式。
1. 煤炭高效發電
1.1 超高參數高效率燃煤發電技術(基礎研究類)
研究內容:研究超高參數條件下清潔燃煤發電新系統;揭示能量釋放、傳遞、轉換、利用及污染物生成規律;研究大型發電關鍵設備內部和關鍵設備之間流動與傳質傳熱等規律。
考核指標:形成超高參數條件下高效熱能轉換新方法,實現發電效率超過50%。
1.2 CO2近零排放的煤氣化發電技術(基礎研究類)
研究內容:研究CO2近零排放的煤氣化發電新方法和新系統;CO2捕集與能量轉換過程之間的深度融合;新型關鍵設備內部流動、反應和污染物生成規律;新型發電系統物質變化與能量轉換的協同優化。
考核指標:獲得CO2近零排放的清潔高效煤氣化發電新方法,形成新的CO2近零排放高效煤氣化發電系統,二氧化碳捕集率≥90%。
1.3 超低揮發分碳基燃料清潔燃燒關鍵技術(共性關鍵技術類)
研究內容:開發燃燒超低揮發分半焦及氣化殘炭(干燥無灰基揮發分≤10%)的燃燒器;開展半焦及氣化殘炭著火、燃燒和燃盡特性研究,并開發相應的穩燃技術;開發燃燒器與爐膛燃燒組織耦合控制降低NOx排放技術;開發電站煤粉鍋爐大比例摻燒半焦及氣化殘炭的燃燒技術和工程試驗。
考核指標:半焦及氣化殘炭燃燒效率≥95%,NOx原始排放≤250mg/Nm3,完成熱容量10MWth以上鍋爐試驗驗證;摻燒40%以上比例半焦及氣化殘炭的鍋爐燃燒效率≥98%,完成電站鍋爐的試驗驗證。
1.4 高效靈活二次再熱發電機組研制及工程示范(應用示范類)
研究內容:研究適應電網調峰要求的600℃等級二次再熱超超臨界燃煤發電系統,研究鍋爐/汽輪機參數匹配和系統流程優化;開發高效和寬調節比的二次再熱鍋爐技術;開發高效和靈活可調的二次再熱蒸汽輪機技術、回熱器和凝汽器技術;建設600MW以上等級超超臨界發電機組示范工程。
考核指標:發電效率≥48%,發電煤耗(70%-100%負荷)≤256gce/kWh,完成168h連續運行。
2. 煤炭清潔轉化
2.1 合成氣直接轉化制燃料及化學品催化基礎與新途徑(基礎研究類)
研究內容:研究煤基合成氣直接合成烯烴、芳烴、以乙醇為主的含氧化合物等的催化機理、新途徑、定向調控方法等;研究直接合成的流動-傳遞-反應過程,開發新型催化劑、反應器及工藝。
考核指標:獲得煤基合成氣直接合成烯烴、芳烴、以乙醇為主的含氧化合物等的催化反應機理和催化反應規律,開發出新型催化劑及制備方法;合成氣直接轉化制烯烴選擇性≥80%,制芳烴選擇性≥60%,制乙醇為主的含氧化合物選擇性≥80%。
2.2 新型煤氣化制清潔燃氣技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研發分段式加壓固定床熱解氣化一體化新技術;開發新型高效流化床氣化技術;開發加氫熱解/氣化富產甲烷和芳烴技術;研發上述新型煤氣化反應器及關鍵部件,并形成成套技術。
考核指標:建成分段式加壓固定床熱解氣化一體化噸級中試裝置,運行壓力≥1.0MPa,冷煤氣效率≥80%,蒸汽分解率≥80%,下段煤氣有效氣含量≥85%;建成300噸/日以上新型高效流化床氣化裝置,系統碳轉化率≥96%;建成300噸/日以上加氫熱解/氣化示范裝置,甲烷產率≥0.6Nm3/kgC,干燥無灰基煤輕質芳烴(沸點<360℃)產率≥10%。
2.3 煤溫和加氫液化制高品質液體燃料關鍵技術與工藝(共性關鍵技術類)
研究內容:開發煤溫和加氫液化(反應壓力不大于10.0MPa)新工藝及催化劑;開發瀝青烯類、重質油等產物的輕質化新工藝及催化劑;開發溫和加氫液化工業反應器;開發固態產物分質加工和利用技術;開展溫和加氫工藝技術驗證。
考核指標:形成溫和加氫液化新型工藝,完成年處理原料煤萬噸級中試裝置工藝驗證,在反應壓力不大于10.0MPa下,原料煤轉化率≥82%,蒸餾油收率≥40%。
2.4 先進煤間接液化及產品加工成套技術(共性關鍵技術類)
研究內容:開發高選擇性鈷基/鐵基費托合成工藝、催化劑、產品深加工技術;開發新型反應器及過程強化技術;開發合成水中的低碳含氧有機物高效提取關鍵技術;實現新型費托合成催化劑的規模化制備及工業應用;開發無硫、低烯烴、低芳烴的清潔汽油和高熱值清潔柴油技術。
考核指標:鐵基催化劑實現工業化示范,催化劑時空產率≥1.0kg油/(kg催化劑˙小時),噸油催化劑消耗≤1.0kg;開發出新型鈷基催化劑并進行工業示范,CO轉化率≥90%,催化劑C5+時空產率≥0.2kg油/(kg催化劑˙小時),催化劑單次再生壽命≥5000h;完成噸/日級的合成水中低碳含氧有機物提取中試驗證,提取率≥90%;形成汽-柴油聯產集成技術,可應用于百萬噸級煤制油示范工程。
2.5 大規模水煤漿氣化技術開發及示范(應用示范類)
研究內容:研究大規模水煤漿氣化工程放大技術,并實現長周期運行;研發廢鍋-激冷型高效節能的水煤漿氣化關鍵技術;開發氣化過程污水減量化關鍵技術;建立大規模煤氣化系統能效、排放預測與煤質關聯表征新方法;形成成套技術,完成工業示范。
考核指標:建設超大型水煤漿氣化工程示范裝置,碳轉化率≥98.5%,有效氣含量≥81%;建成大規模廢鍋-激冷組合式節能型氣流床氣化工程示范裝置,系統總能效提高1-2個百分點。
2.6 大規模干煤粉氣流床氣化技術開發及示范(應用示范類)
研究內容:研究大規模新型干煤粉氣流床氣化工程化技術;開發大型氣化爐及關鍵部件;建立大規模干煤粉氣化積灰防控新方法及關鍵技術;形成成套技術,完成工業示范。
考核指標:建設大規模干煤粉氣流床氣化工程示范裝置,氣化碳轉化率≥99%,有效氣含量≥90%;開發出積灰防控技術方案,并實現工業應用。
2.7 低階煤分級分質清潔高效轉化利用技術開發及示范(應用示范類)
研究內容:開發可獲得高收率焦油類產物的低階煤熱解工程化放大技術,形成煤熱解、半焦規模化高效利用技術;研究焦油類產物制芳烴或特種油品等加工利用新技術;開發煤熱解廢水資源化利用技術;開展成套技術系統的工業應用示范。
考核指標:建成單系列百萬噸級低階煤熱解新工藝示范系統,焦油類產物收率不低于格金分析的87%;建成焦油類產物加工和利用工業示范裝置,高芳烴潛含量石腦油收率≥50%;無廢水外排;系統效率≥60%。
3. 燃煤污染控制
3.1 燃煤煙氣硫回收及資源化利用技術(共性關鍵技術類)
研究內容:開發基于電力生產過程的可再生吸收劑/吸附材料及煙氣凈化技術,研發吸收劑/吸附材料再生和硫回收、資源化的技術與工藝;開發煙氣硫回收及高值化資源利用的關鍵技術;開展煙氣凈化與煙氣硫資源化利用技術的集成,并進行應用示范。
考核指標:煙氣凈化與資源化集成工藝在300MW等級以上燃煤機組工程示范。煙氣凈化實現SO2排放濃度≤35mg/Nm3;實現吸收/吸附材料再生率≥85%,硫回收率≥90%。
3.2 粉煤灰高值化利用技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究粉煤灰中鋁、鎵、鋰等多種有價元素的分布賦存規律及高效分離新工藝和新方法,開發高效提取技術及制備高值化產品;研究高效分離裝置的工程放大規律,實現設備、系統的協同優化;形成粉煤灰資源化利用的成套技術及裝備,并建立應用示范裝置。
考核指標:建成萬噸級/年以上工業化規模的粉煤灰提取鋁、鎵示范裝置,實現鋁鎵協同提取;粉煤灰中鋁提取率≥90%,鎵提取率≥40%,冶金級氧化鋁產品純度≥98.6%,結晶氯化鋁產品純度≥95%,金屬鎵精制產品純度≥99.99%;鋰產品達到電池級碳酸鋰產品標準。
3.3 燃煤電廠新型高效除塵技術及工程示范(應用示范類)
研究內容:研究燃煤煙氣高效除塵的新技術,并研發新型關鍵設備和系統,達到煙氣超低排放要求;研究基于激光散射法、射線衰減法等的顆粒物在線測量方法,開發復雜煙氣條件下超低濃度顆粒物在線測量裝備。
考核指標:在600MW等級以上燃煤機組進行工程示范;應用新型高效除塵裝備后煙塵排放濃度不高于5mg/Nm3;研制完成超低濃度細顆粒物在線連續測量樣機2臺,當煙氣中顆粒物濃度在1-10mg/Nm3之間時,絕對測量誤差不超過±0.5mg/Nm3。
4. 二氧化碳捕集利用與封存
4.1 用于CO2捕集的高性能吸收劑/吸附材料及技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研發用于CO2捕集的新型吸收劑/吸附材料,建立規模化制備方法及生產技術;研究CO2吸收/吸附過程的工程放大規律,開發強化CO2吸收/吸附分離的技術和關鍵設備;開發CO2吸收/吸附全系統集成優化及匹配技術,并進行工業試驗驗證和應用。
考核指標:開發2種以上可滿足工業應用的新型吸收劑/吸附材料,CO2捕集率≥90%,CO2濃度≥95%;建立CO2捕集示范裝置。
4.2 膜法捕集CO2技術及工業示范(共性關鍵技術類)
研究內容:研究用于CO2捕集的膜材料合成和制備技術,并開發出適用于大規模CO2捕集的高性能分離膜材料;研發用于CO2捕集的分離膜組件及成套裝備;建立工業示范裝置,對膜捕集分離煙道氣中CO2的全過程進行優化及系統評價。
考核指標:建立高性能膜材料規模化生產線,CO2滲透速率不低于500GPU,CO2/N2分離因子不低于70;工業示范裝置CO2的捕集率≥90%,CO2濃度≥95%。
5. 工業余能回收利用
5.1 高溫固體散料高效余熱回收技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究高溫(400-1000)℃固體散料(粒度0.1-15mm)余熱回收過程中氣-固耦合能質傳遞強化方法;研發適用于粒度和產率寬范圍變化的高溫固體散料余熱高效蓄存與回收轉換的節能工藝;研發余熱梯級回收、能質品位提升的技術與設備;研發對粒度、溫度和產率變化有良好適用性的成套裝備及系統,并進行應用示范。
考核指標:應用示范裝置規模≥200噸散料/日,余熱回收利用率≥70%,考核運行時間≥200h。
5.2 液態熔渣高效熱回收與資源化利用技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究液態熔渣干法粒化兩相流動及成粒特性,研究粒化熔渣冷卻相變換熱及物相演變特性;開發液態粒化熔渣余熱高效回收及物料品質調控技術和工藝,開發高效可靠、結構緊湊的新型熔渣粒化及其資源化利用技術;開發熔渣干法粒化及余熱高效回收和利用系統集成技術及成套裝備,并進行工業示范。
考核指標:工業示范裝置規模≥200噸/日,熔渣余熱回收率≥70%,粒化合格率≥95%,渣粒玻璃體含量≥90%,考核運行時間≥200h。
6. 工業流程及裝備節能
6.1 高效節能氣體制備技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究提高空分流程中氧氮分離效率的方法;研究優化氧、氮、氬等氣體產品的變比例氣體分離新工藝與新技術;研究分子篩空氣純化系統低溫余熱利用與節能降耗關鍵技術。
考核指標:空分系統綜合制氧平均單耗(含用戶側壓送能耗)≤0.6kWh/Nm3;氧氣放散率降低2%以上;空氣純化過程余熱回收率≥30%。
6.2 全氧/富氧冶金高效清潔生產工藝和技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究全氧/富氧冶金還原系統的節能新工藝,開發高效噴吹冶煉技術及裝備;開發空分系統變負荷控制和輸配管網智能動態調控技術;開發全氧/富氧冶金煤氣的CO2高效脫除提質技術;構建以全氧/富氧冶金為核心的高效清潔生產系統,進行工業應用示范。
考核指標:金屬還原單元直接能耗比傳統還原工藝降低30%;燃盡率≥90%,還原組份濃度≥90%;全氧/富氧冶金煤氣的CO2脫除率≥90%;示范考核運行時間≥200h。
6.3 工業鍋爐節能與清潔燃燒技術(應用示范類)
研究內容:研究工業鍋爐系統節能及網絡化遠程監測技術;研發工業鍋爐低溫余能高效換熱技術及裝置;研究燃煤工業鍋爐燃料提質、爐內NOX和SO2控制技術;進行高效低排放的工業鍋爐應用示范。
考核指標:建成5座以上20-65噸/小時燃煤工業鍋爐節能減排集成技術示范,鍋爐熱效率≥90%,NOX原始排放≤100mg/Nm3。
7. 數據中心及公共機構節能
7.1 公共機構高效節能集成關鍵技術研究(重大共性關鍵技術類)
研究內容:研究公共機構建筑被動式與主動式能源優化協調耦合技術,開發多能源利用系統優化配置方法,建立被動式與主動式能源供應系統評價指標體系,研發多能源利用系統高效運行技術和優化運行工具,開展多能源協調高效利用系統應用示范與效果評價;研究公共機構建筑機電系統綜合效能調適技術,研發適用于新建和既有建筑的調適技術體系,開發適用于公共機構建筑的調適標準、高效調適檢測與診斷等軟硬件工具,開展機電系統綜合效能調適技術應用示范與效果評價。
考核指標:開發2種及以上多能源協調高效利用系統并應用示范,可再生能源利用比例達30%以上,較“十二五”公共機構碳排放量平均水平降低15%以上;開發機電系統調適工具2項,暖通空調系統能效比(COP)較公共機構現狀提高15%以上。