全球首套商用超临界二氧化碳余热发电示范工程，利用钢铁烧结环冷机中高温余热，以超临界 CO₂作为循环工质（闭式布雷顿循环），替代传统水‑蒸汽朗肯循环烧结余热发电。
一、项目基础信息
• 项目地点：贵州六盘水，首钢水城钢铁（集团）厂区，配套2×265m² 烧结机，热源来自烧结环冷机 400‑600℃中高温烟气余热
• 参建单位：中核集团核动力研究设计院（技术总负责）、首钢水钢（热源提供、厂区）、济钢集团国际工程（EPC + 运营）
• 建设周期：2023‑12 开工；2025‑11 完成调试并网；2025‑12‑20 首台机组商业运行；后续第二台 15MW 并网，双机总装机 30MW
• 总投资：2.64 亿元，配置 2×15MW 机组，闭式循环，CO₂工质密闭循环不外排
• 商业模式：合同能源管理（EMC）模式，济钢工程负责投资建设运营；水钢提供余热热源，自发自用，节约购电成本；合同期满设备移交水钢
二、核心技术原理
传统烧结余热发电：水‑蒸汽朗肯循环，烧开水产生蒸汽推动汽轮机，存在相变损失，中温段（400‑600℃）效率偏低，耗水大、需要冷却塔。
超临界 CO₂布雷顿循环（“超碳一号”）
1. CO₂加压至 7.38MPa 以上、温度＞31.1℃，进入超临界状态，兼具液体高密度、气体低粘度，无气液相变；
2. 烧结环冷机高温烟气通过换热器加热高压 CO₂；
3. 高温高压超临界 CO₂驱动透平发电机做功发电；
4. 做功后 CO₂经过回热、冷却，再经压气机加压，闭式循环重复利用，工质几乎零损耗。
关键点：CO₂只是循环工质，不是燃烧原料，也不是消耗品，系统密闭，不向外排放 CO₂。
三、关键技术与性能指标
1. 热源条件：烧结环冷机烟气，温度 300‑600℃，流量存在波动，系统做了动态热源适配优化。
2. 对比传统蒸汽烧结余热
◦ 净发电量提升50% 以上；热电转换效率提升约 75%‑85%；
◦ 单位烧结矿发电量：36kWh/t 烧结矿，较行业先进蒸汽方案翻倍；
◦ 占地面积减少 50%，取消冷却塔，几乎不耗水、无废水排放，适合缺水地区钢厂；
◦ 设备紧凑，核心装备全部国产化，攻克高压密封、换热器、透平‑压气机一体机等 200 余项技术难题。
3. 运行实绩（截至 2026‑07）
◦ 单台 15MW 机组半年累计发电 3285.6 万 kWh；
◦ 双机满负荷后月发电量约 1500 万 kWh，年发电量约 7000 万 kWh，全部厂内自用。
四、经济、环保效益
• 经济效益：年新增自发自用 7000 万 kWh，减少外购电；自发用电度电成本低于外购电价，年直接效益约 3000 万元。
• 环保降碳：年节约标准煤约 2 万吨，年减少 CO₂排放约 5 万吨，降低钢厂自用电碳排放，助力钢铁工序降碳。
五、项目痛点与技术边界
1. 热源要求：更适配 350‑600℃中高温余热；温度过低时，超临界 CO₂循环优势会被削弱。
2. 示范项目造价偏高：首台套示范，未来规模化复制后设备成本有望下降。
3. 系统高压运行：整套系统运行压力高，对设备密封、材料、运维水平要求高于传统蒸汽系统。
4. 热源稳定性依赖烧结生产工况：烧结机检修减产时，余热热源下降，发电同步下降。
六、行业示范意义
1. 全球首次把超临界 CO₂布雷顿循环实现工业余热商业落地，验证在钢铁烧结余热场景的工程可行性，打破传统 “烧开水” 余热发电范式。
2. 为钢铁、水泥、玻璃等高耗能行业中高温余热利用提供新路径；该技术还可拓展至光热发电、核电等场景。
3. 钢铁长流程降碳重要技术路径：不改变烧结主工艺，通过余热高效回收，降低钢厂外购电，间接降碳。
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