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“煤炭清潔高效利用和新型節能技術” 重點專項2018 年度項目申報指南

作者:東唐智盛      時間: 2017年12月26日 發布

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2018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等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16個研究任務的17個項目,2017年本重點專項在7個技術方向已啟動20個研究任務的22個項目。2018年,在5個技術方向啟動20個研究任務,擬支持20-40個項目,擬安排國撥經費總概算為4.23億元。凡企業牽頭的項目須自籌經費,自籌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3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分評價相近、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新型高堿煤液態排渣鍋爐關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究液態排渣爐內鈉、鉀等堿金屬的釋放、捕捉特性與作用機制;研究開發適合全燒高堿煤的液態排渣燃燒關鍵技術;研究液態排渣低NOx燃燒技術;研發全燒高堿煤液態排渣鍋爐關鍵設計、制造工藝及技術;開展高堿煤液態排渣鍋爐關鍵技術示范與優化運行。

        考核指標:實現純燃高堿煤(堿金屬含量≥4%)液態排渣關鍵技術在200~300MW等級機組的工業示范,連續運行≥168小時,鍋爐出口NOx排放濃度≤400mg/m3,爐內鈉、鉀的捕捉率≥50%。

        1.2超低NOx煤粉燃燒技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:開發超低NOx煤粉燃燒技術,包括:煤粉燃燒全過程的燃燒組織與抑制NOx生成技術、超低NOx燃燒燃盡技術、超低NOx燃燒優化控制集成技術,進行相關試驗。

        考核指標:完成容量≥14MWth煤粉鍋爐試驗驗證,NOx燃燒排放濃度≤50mg/m3,CO排放濃度≤200mg/m3。

        1.3燃煤發電機組水分回收與處理技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究燃煤煙氣水分回收利用的關鍵技術;研發燃煤發電機組排煙水分回收的成套技術裝備;開發回收廢水處理和利用技術;開發煙氣超低排放污染物控制系統中的廢水回收及節能節水技術;進行相關試驗。

        考核指標:建成燃煤發電機組煙氣量不低于10萬m3/h的排煙水分回收中試系統,煙氣水分回收率達到30-50%;建成300MW以上燃煤發電廠煙氣超低排放系統中廢水回收及節能節水裝置一套,廢水回收率≥90%。

        1.4700℃等級超超臨界發電技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:在實際運行燃煤機組平臺上,開展700℃鍋爐關鍵熱部件的長周期驗證試驗研究;開展700℃超超臨界機組燃燒與鍋內水動力特性研究;開展600MW以上700℃超超臨界發電熱力系統、布置方式及機組優化集成研究。

        考核指標:完成鍋爐關鍵熱部件在蒸汽流量≥10t/h、蒸汽溫度≥700℃下20000小時考核試驗;形成600MW以上700℃超超臨界發電熱力系統、布置方式及機組優化集成技術方案,設計工況下的凈效率≥50%。

 

        2.煤炭清潔轉化

        2.1合成氣(或熱解氣)甲烷化新技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究合成氣(或熱解氣)甲烷化合成催化劑及新工藝;開發新型甲烷化反應器;研究新工藝全流程優化技術及系統集成;形成合成氣(或熱解氣)高效甲烷化成套技術,并進行工業示范。

        考核指標:開發出1~2種短流程低能耗甲烷化新技術,建成原料氣處理能力1億m3/年以上高效甲烷化示范裝置,CO轉化率≥99.5%,甲烷選擇性≥92%。

        2.2煤與重油或煤焦油共加氫及產品加工關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究煤與重油或煤焦油等在共加氫條件下的匹配性和協同效應,及重油降黏預處理技術;開發煤油共轉化新型加氫工藝、催化劑及裝備;開發共加氫液體產物制清潔燃料和化學品的加工技術;開發高含固的油渣資源化利用技術。

        考核指標:建成10萬噸/年以上煤油共加氫轉化示范裝置,并進行72小時以上工業運行考核,煤漿濃度≥20%,共加氫煤轉化率≥90%,蒸餾油(≤360℃餾分)收率≥70%(無水無灰基原料),產品油中硫含量≤10mg/kg,形成1-2種高含固油渣利用新技術。

        2.3合成氣高效合成醇類化學品關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究煤基合成氣高效合成乙醇、低碳醇、乙二醇等關鍵技術及催化劑;開發合成新工藝及反應器;形成合成氣高效合成醇類化合物的工程化技術;建立煤基合成氣制相關醇類化合物的工業級示范裝置。

        考核指標:建成10萬噸/年以上的合成氣制乙醇示范裝置,目標產物的總選擇性≥90%;合成氣制低碳混合醇在萬噸/年級裝置上實現總醇選擇性≥70%(C2+醇在總醇中含量≥60%),催化劑壽命≥7200小時;合成氣制乙二醇加氫新型催化劑在單系列20萬噸/年以上的工業裝置應用考核,乙二醇產品質量達到國標(GB/T4649-2008)優等品標準。

        2.4煤基甲醇制燃料和化學品新技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:開發甲醇制芳烴、聚甲氧基二甲醚等工程化關鍵技術;開發新型催化劑和反應器;研發系統集成技術并形成成套工藝;分別建立甲醇制芳烴和甲醇制聚甲氧基二甲醚示范裝置。

        考核指標:建成10萬噸/年以上甲醇制芳烴工業示范裝置,甲醇轉化率≥99.5%,芳烴收率≥30%(甲醇基);建成5萬噸/年以上聚甲氧基二甲醚新工藝示范裝置,聚甲氧基二甲醚(DMM2-8)選擇性≥90%,產品收率>70%(甲醇基)。

        2.5基于發電的煤炭熱解燃燒多聯產技術(典型應用示范)

        研究內容:研究熱解反應器、熱半焦燃燒室相互之間的過程匹配技術及系統集成;開發高溫熱解氣的凈化分離和能量梯級利用技術;研究熱解、燃燒耦合的工程化技術;建立以高參數發電為主的煤熱解燃燒技術體系,進行大型煤熱解燃燒多聯產技術工程示范。

        考核指標:建成100MW以上煤熱解燃燒多聯產系統示范工程,煤轉化率≥98%,系統熱效率≥90%,焦油含塵量≤1.0%,煤氣熱值≥12.5MJ/m3。

 

        3.燃煤污染控制

        3.1燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的控制技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:開展燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的形態轉化和遷移釋放機理研究;研發爐內重金屬控制關鍵技術和設備;開發基于煙氣凈化裝置的重金屬強化脫除關鍵技術;開發尾部煙氣中重金屬聯合脫除技術及成套裝備。

        考核指標:在300MW以上燃煤發電機組進行示范,砷排放濃度≤5μg/m3,鉛排放濃度≤30μg/m3,硒排放濃度≤50μg/m3。

        3.2燃煤過程有機污染物排放控制技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究煤燃燒過程中有機污染物的生成機理及排放特性;研發燃煤煙氣中有機污染物高效吸附劑及吸附控制技術;開發燃煤過程有機污染物高效氧化技術;研發有機污染物與其它污染物的協同控制技術;進行大型燃煤電站鍋爐有機污染物排放控制技術的應用示范。

        考核指標:1000m3/h以上規模煙氣中有機污染物的吸附脫除效率≥95%,氧化效率≥80%;在300MW等級燃煤發電機組進行應用示范,總烴(以甲烷計)排放濃度≤3mg/m³。

 

        4.二氧化碳捕集利用與封存

        4.1煤炭富氧燃燒關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究常壓和加壓O2-CO2氣氛下煤燃燒特性、熱質傳遞特性和污染物排放控制特性;開發煤炭富氧燃燒關鍵技術及燃燒控制與系統集成技術;進行相關試驗。

        考核指標:完成MW級加壓富氧燃燒試驗,壓力≥0.3MPa,干煙氣中CO2濃度≥90%;完成常壓25MWth以上富氧燃燒工業示范裝置試驗,連續運行≥168小時,干煙氣中CO2濃度≥84%;形成300MWth富氧燃燒鍋爐設計準則與方案。

        4.2煤的化學鏈燃燒和氣化技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究加壓下載氧體與煤的反應特性;開發滿足工業應用的載氧體及其規?;苽浼夹g;研發化學鏈燃燒和氣化反應器的強化傳熱傳質與污染物控制技術,開發關鍵設備;開展煤炭化學鏈燃燒和氣化技術的試驗。

        考核指標:建成MWth級規模的化學鏈燃燒裝置,連續運行≥72小時,CO2捕集效率≥90%,燃燒效率≥90%;建成0.5MWth級規模的化學鏈氣化裝置,有效氣組分(CO+H2+CH4)≥75%。

        4.3CO2驅油技術及地質封存安全監測(共性關鍵技術類)

        研究內容:開發低滲油藏CO2驅油油藏工程方法及優化設計技術;開發CO2驅油注采安全控制與防腐技術;研究地質、地球物理監測技術及井眼完整性評價技術;研究CO2地質封存環境監測及預警技術。

        考核指標:在年注氣規模10萬噸/年以上的CO2驅油、地質封存示范工程中應用,非混相CO2驅油采收率較水驅提高8%以上,混相CO2驅油采收率較水驅提高12%以上;地質封存示范工程中封存體泄漏量預測誤差≤15%。

        4.4CO2驅煤層氣富集分離關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究不同煤階煤質及地質條件對CO2驅煤層氣的影響規律;開發CO2驅煤層氣關鍵技術及裝備;開發驅替煤層氣中CO2、H2O等的高效脫除技術及裝備。

        考核指標:在驅煤層氣億m3/年以上規模的示范工程中應用,煤層氣抽采率較常規抽采提高10%以上,煤層氣產品中CO2濃度≤1%。

        4.5CO2礦化技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:開發低能耗礦物化封存利用CO2新工藝;優化礦化反應器結構,并進行工程放大;研發利用廢棄資源作為礦化原料的技術并進行工業級試驗。

        考核指標:建成1000噸/年級規模的CO2礦化裝置,CO2的吸收轉化率≥90%;CO2的凈封存利用率≥50%。

        4.6CO2高效合成化學品關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:開發CO2轉化合成化學品的新型催化劑及制備技術;研發基于反應與傳遞耦合匹配的新型反應器;研究過程強化與系統集成技術;形成以CO2為原料制化學品的成套技術及裝備,并實現工程示范。

        考核指標:研發1-2種CO2合成化學品的新技術,建成產品萬噸級以上的CO2合成化學品工業示范裝置,CO2利用率≥95%。

 

        5.工業流程及裝備節能

        5.1冶金、化工爐窯及系統節能減排關鍵技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究冶金、化工爐窯的均勻加熱與強化傳熱技術;研究熱力過程性能優良的新型爐窯結構和系統;研究工業爐窯高效凈化及網絡化監控技術平臺;研發爐窯與冶金、化工過程工藝裝備之間高效匹配的節能系統,形成成套技術并實現工業示范。

        考核指標:示范工程單位產品綜合能耗比國家/行業標準中最優等級降低10%以上;煙氣中超細顆粒物排放濃度≤10mg/Nm3,NOx排放濃度≤100mg/Nm3。

        5.2電機及電機系統的高效節能技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究電機及電機系統的仿真分析與優化設計新技術;研究電機及電機系統節能的智能化控制技術;研發特種高能效電機(如超高速電機、高性能永磁伺服電機等);研究電機系統的一體化、輕量化、低能耗、高可靠性技術,并形成應用示范。

        考核指標:高效電機效率比其相應的國家/行業標準中的最高等級能效提高2%以上;特種電機(如超高速電機、高性能永磁伺服電機等)的能效≥97%;應用示范的電機系統運行節能5%以上。

        5.3流體機械節能與系統智能調控技術(共性關鍵技術類)

        研究內容:研究基于全參數可控的高效流體設計、高壓縮比氣液兩相增壓輸送、低能耗傳動技術;研究流體機械內流體力學行為及其負荷管網的變工況、多目標系統節能技術;研發高效節能的泵、風機、空氣壓縮機新型產品;建立流體機械在線監測及生命周期成本運行管理系統,開發流體機械的性能預測、系統匹配、優化集成及智能調控技術。

        考核指標:高效節能的泵/風機/空氣壓縮機能效分別比其相應的國家/行業標準中的最高等級提高2%以上;應用于關鍵流程工業,泵/風機/空氣壓縮機管網系統能效分別提高8%以上。

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