山西省重点实验室巡礼：循环流化床高效清洁燃烧与利用山西省重点实验室

介绍

  科技决定山西未来发展，创新引领三晋转变发展方式与经济转型。作为科学技术创新体系的重要组成部分，重点实验室已成为孕育重大原始创新、助力高水平发展的重要科技力量。近年来，按照省委省政府战略部署，山西围绕传统产业转型升级和战略性新兴起的产业集群发展，不断加大扶持力度和建设水平，涌现出一批引领前沿、学科交叉、综合集成、国内外有影响的重点实验室，为我省2030年基本实现转型、2035年基本实现现代化目标发挥了有力的支撑作用。

  为深入实施科教兴省、人才强省、创新驱动发展的策略，展现山西发展的新领域、新动能、新优势，本报与省科技厅联合推出“山西省重点实验室巡礼”系列报道。“山西省重点实验室巡礼”将视角对准全省百余家重点实验室，用生动的笔墨、精彩的镜头，多角度、近距离记录实验室建设发展成效，多形式、立体化讲述富有成效的创新案例和鲜为人知的创新故事，多渠道、宽领域展示我省重点实验室近年来取得的丰硕成果。系列报道将努力把对科学技术创新的礼赞，以有高度、有深度、有温度的方式呈现出来，为奋力推进中国式现代化山西实践作出新的更大贡献。

  山西是我国重要的综合能源基地，在全国能源发展格局中具有无法替代的战略地位。习说“山西要争做能源革命的排头兵”，对山西的能源发展提出了新高要求。山西的循环流化床（CFB）机组装机容量和台数居于全国之首，世界首台350MW超临界循环流化床发电机组是山西国金电力有限公司的1#机组，世界首台660MW超临界循环流化床发电机组是中煤平朔第一煤矸石发电有限公司的1#机组。由于山西循环流化床机组发电技术的先进性、标志性和示范性，怀柔国家实验室将国家任务“先进循环流化床技术”的研发落地到山西基地，山西势必将引领“双碳”战略下的新一代先进循环流化床发电技术。

  “低热值煤就是老百姓说的那些不好烧或烧不动的煤，例如、煤矸石、中煤、煤泥等，过去这些低热值煤主要是直接废弃掩埋，这样既浪费资源又污染自然环境。直到循环流化床燃烧技术出现后，这些原本被抛弃的‘废煤’才被重新用做燃料，现在低热值煤高效清洁发电利用更成为了我省能源结构调整的重要方式。”实验室科研人员介绍到。

  循环流化床高效清洁燃烧与利用山西省重点实验室（以下简称“实验室”）于2016年5月经山西省科技厅批准建设，2019年7月通过山西省科技厅验收。实验室依托太原理工大学建立，其合作共建单位为太原锅炉集团有限公司，其新增合作单位为国网山西省电力公司电力科学研究院和苏晋朔州煤矸石发电有限公司。实验室主任是太原理工大学马素霞教授，学术委员会主任是清华大学岳光溪院士。目前，实验室有研究组5个，技术平台3个，测试中心2个，产品转化平台1个，博硕士工作站一个。实验室的科研场所面积有1万余平方米，科研设备总值近4000万元。实验室已建成能够开展国际前沿课题研究的实验平台，正开展多项创新性工作，成为中国循环流化床技术和节能环保技术探讨研究的重要基地之一。实验室形成了“燃煤灵活发电”“煤清洁高效燃烧”“先进循环流化床锅炉技术”“烟气污染物控制”和“CFB固废利用”等为主要特色的研究方向，积累了丰富的科研经验，主持承担了国家重点研发计划“低热值煤清洁高效燃烧资源利用与灵活发电关键技术”，承担了9项国家自然科学基金、国家青年基金，承担了山西省重大专项8项。在循环流化床技术探讨研究领域，实验室已形成了自己鲜明的特色和优势，技术处于国际领先水平。实验室团队在马素霞的带领下，成为了一支敬业求实、刻苦钻研、富有创新精神的研究团队，具备了跟踪国际前沿技术、承担国家级重点项目、培养高水平人才的能力。

  经过持续研发，实验室在燃煤发电全过程节能技术、基于炉内脱硫和低氮燃烧的超低排放循环流化床锅炉技术、多资源利用的清洁节能供热技术、高蒸汽参数生物质循环流化床锅炉技术等多个角度取得了重大突破。有关技术成果被运用于多个高效清洁发电项目后，推动低热值煤发电占比大幅度的增加，为循环流化床燃烧技术的推广与应用提供了助力。

  翻开实验室的成果汇总册，我们会看到，上面除了技术介绍，往往还标注有“收益多少万元”或“直接经济效益达到某某水平”等信息。

  据实验室科研人员介绍，由于实验室产学研主体的深层次地融合，形成创新合力。例如，实验室研发的“基于炉内脱硫和低氮燃烧的超低排放循环流化床锅炉技术”通过燃烧主动控制可直接实现超低排放，能极大地降低设备投资、运行成本，为中小燃煤锅炉实现超低排放提供了一个低成本的解决方案。该技术在多个示范项目投产后，为公司能够带来了良好的经济效益。

  实验室还依托山西省重大专项支持，研发了具有完全自主知识产权的“火电机组节能监测关键技术”，该技术将锅炉热效率提高了1.35％，机组热耗率平均下降53.86kJ/（kW·h）；厂用电率平均下降0.06％；机组供电煤耗平均下降7.03g/(kW·h）；以600MW机组为例，可实现火电行业节能收益952.875万元/年，技术成果整体达到国际先进水平。

  这些项目的快速推进，让实验室创新成果更好、更快、更有效率地转化为了现实生产力，为打通科技成果转化落地“最后一公里”，推动科技成果更便利快捷地服务社会经济发展做出了表率。

  随着科研力量的持续壮大，实验室逐渐成长为我国循环流化床技术和节能环保技术探讨研究的重要基地，源源不断地涌现科研成果，为我省的煤炭高效清洁燃烧与利用注入了一股持久而强劲的动力，也为动力工程及工程热物理学科的发展和山西省转型跨越发展能源战略做出了不可磨灭的贡献。

  （▲2023年10月8日，省长金湘军（中）在太原锅炉集团调研，实验室副主任、太锅集团董事长张建春（右）介绍工作）

  近三年，实验室在承担国家和山西省重点项目、科技成果转化、人才队伍和科研平台建设等方面取得了较好的成绩。在研国家级项目8项，经费合计1913.02万元，省部级项目24项，经费合计2934.9万元；授权国家发明专利19件，申请12件，发表学术论文近100篇。其中《基于多资源利用的清洁节能供热研发技术及应用》鉴定达到国际领先水平，《高蒸汽参数生物质循环流化床锅炉技术》项目获中国锅炉与锅炉水处理协会颁发的首届锅炉科技奖，《循环流化床燃烧炉内超低排放的流态设计方法与应用》荣获中国电力科学技术进步一等奖等荣誉。

  同时，实验室承担的国家重点研发计划《低热值煤清洁高效燃烧资源利用与灵活发电关键技术》，更是将多元低热值燃料循环流化床高效清洁混燃技术、基于高低旁热电解耦的燃煤机组高效适应性热调峰技术、循环流化床锅炉低负荷污染物超低排放控制技术、全负荷炉内外硫氮氧化物低成本协同控制技术和循环流化床锅炉灰渣激发活化固化技术做综合研发。依托该国家级项目，实验室构建了一条低热值煤—发电—建材完整产业链，为延伸煤炭、电力产业链条，发展煤基循环经济打下了坚实基础。

  破土凌云节节高。马素霞表示：“在科研的原野上，辛勤劳作必将收获丰硕。实验室未来的路还有非常长，我们要做的事情还很多，下一步我们将以科学技术创新为引领，以能源发展为己任，围绕‘超洁净超灵活燃煤发电技术’和‘以煤为基多能互补多联产低碳智慧能源技术’聚力攻关，产出更多具有自主知识产权的科研成果，为山西省转型跨越发展作出更多更大的贡献”。

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