2月19日,科技部發布“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”等10項重點專項2016年度項目申報指南通知。“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”項目重點圍繞煤炭高效發電、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)部署23個重點研究任務。
2016年首批在7個技術方向啟動16個項目。從各項考核指標中對“煙氣中PM排放濃度”、“SOx排放濃度”、“NOx排放濃度”等各項指標有詳細規定,與GB18485-2014 煙氣排放標準(如:NOx:250mg/Nm3、SOx:80mg/Nm3)進行對比,有較大幅度的提高。為此,對相關儀器設備的SOx、NOx、顆粒物檢測能力將會提出更高的要求。
全文如下:
“煤炭清潔高效利用和新型節能技術”重點專項
2016年度項目申報指南
依據《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年)》、《中國制造2025》和《關于加快推進生態文明建設的意見》等,科技部會同有關部門組織開展了《國家重點研發計劃煤炭清潔高效利用和新型節能技術專項實施方案》編制工作,在此基礎上啟動煤炭清潔高效利用和新型節能技術專項2016年度項目,并發布本指南。
本專項總體目標是: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。
本專項重點圍繞煤炭高效發電、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)部署23個重點研究任務。專項實施周期為5年(2016—2020)。
按照分步實施、重點突出原則,2016年首批在7個技術方向啟動16個項目。每個項目設1名項目負責人,項目下設課題數原則上不超過5個,每個課題設1名課題負責人,課題承擔單位原則上不超過5個。
各申報單位統一按指南二級標題(如1.1)的研究方向進行申報,申報內容須涵蓋該二級標題下指南所列的全部考核指標。鼓勵各申報單位自籌資金配套。對于應用示范類任務,其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于1:1。
1. 煤炭高效發電
1.1 新型超臨界CO2、CO2/水蒸汽復合工質循環發電基礎研究(基礎研究類)
研究內容:研究煤粉在超臨界環境下化學能釋放、能量傳遞及轉換機理,揭示燃燒室內壓力、溫度及成分的時空分布規律;研究超臨界CO2及CO2/水蒸汽混合工質的熱力學性質、流動特性、傳熱特性及膨脹做功規律;開展適用于超臨界CO2及CO2/水蒸汽復合工質的汽輪機通流結構對熱耗的影響研究;開展新型發電系統集成優化、運行特性與控制方法的技術基礎研究。
考核指標:獲得超臨界CO2及CO2/水蒸汽復合工質的燃煤高效低污染發電原理和方法;完成概念設計,系統效率超過50%。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項
1.2 超超臨界循環流化床鍋爐技術研發與示范(應用示范類)
研究內容:開發超超臨界循環流化床鍋爐爐內氣固流動與傳熱、超超臨界水循環安全性、熱力系統及水系統交聯優化等關鍵技術;開展鍋爐概念設計方案、分離器、換熱床等關鍵部件的研究及整體匹配;開發SO2、NOx、顆粒物等污染物超低排放技術;開展超超臨界循環流化床鍋爐機組的動態特性、自動控制及仿真研究;完成超超臨界循環流化床鍋爐本體設計及研制;建設660MW等級超超臨界循環流化床鍋爐機組示范工程,完成168h連續運行。
考核指標:鍋爐效率≥92%;供電煤耗<300gce/kWh;SO2排放≤35mg/Nm3,NOx排放≤50mg/Nm3,顆粒物排放≤10mg/Nm3。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項
經費配套:其他經費與中央財政經費比例不低于1:1
2. 煤炭清潔轉化
2.1 低變質煤直接轉化反應和催化基礎研究(基礎研究類)
研究內容:研究低變質煤的有機組成和礦物質特性、特征顯微組分分子結構及其對直接轉化過程與產物的影響機理;揭示煤直接轉化過程反應途徑及產物定向調控機制;研究煤炭直接轉化制燃料及化學品過程中硫、氮、鹵素、堿金屬及重金屬遷移規律;研發直接轉化氣液產物提質加工新技術,液體產物制取高品質液體燃料及化學品定向催化轉化機理及高效催化劑。
考核指標:建立顯微結構和分子結構相結合表征低變質煤直接轉化特性的方法,形成煤直接轉化新型反應器、新工藝、新型催化劑的技術基礎。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項
2.2 煤熱解氣化分質轉化制清潔燃氣關鍵技術(共性關鍵技術類)
研究內容:開發高比例低階煤高溫熱解制備氣化焦新技術,研究其礦物組成、灰渣特性及氣化性能,開發氣化焦新型固定床加壓氣化技術及裝備;開發低階碎煤定向熱解生產高品質焦油及富氫熱解氣的工藝,完成反應器優化與工程放大;開發熱解、焦化煙氣高效干法脫硫及低溫脫硝技術與裝備。
考核指標:建成百噸/日級新型氣化焦加壓固定床氣化裝置,出口煤氣低位熱值≥11MJ/Nm3;建成10萬噸/年以上工業規模定向熱解裝置,焦油收率大于葛金分析收率的80%,焦油含塵≤1.0%;煙氣脫硫效率≥95%、脫硝效率≥85%,在百萬噸/年級熱解、焦化裝置中應用。
實施年限:3年
擬支持項目數:1—2項
2.3 煤轉化廢水處理、回用和資源化關鍵技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究煤化工過程廢水處理與利用的新途徑;研發高濃度有機廢水制水煤漿技術;研究低損高效酚萃取劑,開發酚氨的協同脫除過程強化方法及脫除工藝;開發生物與化學協同、催化氧化深度處理難降解有機物技術;研發高性能、長壽命適于含鹽廢水濃縮的膜材料、工藝及裝備;研發適于高含鹽廢水的COD降解及重金屬脫除、分質結晶分鹽技術與工藝。
考核指標:脫酚萃取總酚脫除效率≥94%;膜濃縮倍率≥10倍,清洗周期3個月以上;結晶鹽品質達到工業鹽國家標準(GB/T5462)。
實施年限:3年
擬支持項目數:1—2項
3. 燃煤污染控制
3.1 燃煤PM2.5及Hg控制技術(共性關鍵技術類)
研究內容:開展PM2.5前驅體多相吸附、反應機理研究,研發改性吸附劑控制PM2.5形成的關鍵技術;研發基于細顆粒團聚機制的PM2.5控制關鍵技術和設備;研發基于氧化劑、催化氧化的單質汞高效氧化技術及裝備;開發可再生的高效汞吸附劑及其在線活化制備技術、噴射裝置與控制系統;開發PM2.5與汞的聯合脫除關鍵技術;在300MW及以上燃煤發電機組實現應用。
考核指標:PM2.5排放濃度≤5 mg/Nm3;Hg的脫除率≥90%。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
3.2 燃煤污染物(SO2,NOx,PM)一體化控制技術工程示范(應用示范類)
研究內容:研發低氮燃燒與新型SNCR、SCR組合協同脫除NOx技術并進行示范,同時開展SCR脫硝協同脫除PM2.5技術的研究;開展燃煤SO2和NOx前置氧化與協同吸收技術的驗證及完善,研發大規模強氧化物質產生裝置及配套設備,開發同時脫硫脫硝吸收技術;開發燃煤PM2.5和SO2一體化吸收控制技術并進行工程示范,在深度脫除SO2的同時,提高PM2.5的捕集效率。
考核指標:在燃煤工業裝置中進行污染物一體化控制工程示范,煙氣中PM排放濃度≤10mg/Nm3,SOx排放濃度≤35mg/Nm3,NOx排放濃度≤50mg/Nm3。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
申報要求:企業牽頭申報
經費配套:其他經費與中央財政經費比例不低于1:1
4. 二氧化碳捕集利用與封存
4.1 基于CO2減排與地質封存的關鍵基礎科學問題(基礎研究類)
研究內容:研究加壓富氧燃燒、化學鏈燃燒反應過程特性,載氧體表界面轉化與體相晶格氧傳輸機理;研究CO2地質封存與驅油、驅氣、采熱過程中的多尺度多相流動與熱質傳遞機理及熱力學性質;研究CO2捕集封存利用系統的能量集成優化方法。
考核指標:獲得加壓富氧燃燒、化學鏈燃燒過程基礎理論;建立CO2在不同封存與地質利用條件下的基礎物性數據庫。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項
4.2 基于CO2高效轉化利用的關鍵基礎科學問題(基礎研究類)
研究內容:探索CO2高效轉化制備液體燃料與化學品的反應新途徑與機制,研究CO2雙鍵活化、表面微觀反應、固體催化材料構效關系;研究CO2轉化過程中反應/傳遞強化原理和方法;研究礦化反應機理和動力學、微觀離子遷移規律、礦化反應強化機制。
考核指標:獲得CO2制液體燃料和化學品的新工藝、新方法;CO2礦化效率≥80kg/t非堿性礦。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項
4.3 二氧化碳煙氣微藻減排技術(共性關鍵技術類)
研究內容:篩選耐受煙氣的高效固碳藻株,利用代謝組學等手段解析相關耐受與高產機理;降低微藻固碳養殖系統成本;研究微藻固碳系統與環境因子的交互作用機制,優化養殖工藝,實現病蟲害的動態防控和連續穩定養殖;開發微藻廢水養殖技術。
考核指標:培育耐受高濃度CO2的高效固碳藻株3株;戶外連續1個月微藻(干基)產能達到25g/(m2 ?d);建立微藻年固碳能力萬噸級示范。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
5. 工業余能回收利用
5.1 工業含塵廢氣余熱回收技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究含多相、多尺度塵粒的煙氣在高溫復雜流動工況下的分離、團聚、附壁及傳熱特性,研發含凝結性塵粒煙氣自濾凈化與余熱回收工藝和方法;研發高含塵煙氣的防積灰、防磨損、防腐蝕連續余熱回收利用新技術與新裝置,形成超大拓展表面凈化與換熱部件的制造能力;研發含低濃度、亞微米級塵粒煙氣的深度凈化和高效換熱耦合工藝,實現高溫煙氣凈化與換熱一體化的技術與集成裝備,對集成技術系統進行工業示范。
考核指標:凈化后氣體塵粒排放濃度:含凝結性塵粒煙氣≤50 mg/Nm3,高含塵煙氣≤30mg/Nm3,低濃度亞微米級塵粒煙氣≤10 mg/Nm3,余能回收率≥70%,工業示范裝置考核運行時間≥200h。
實施年限:3年
擬支持項目數:1—2項
5.2 低品位余能回收技術與裝備研發(應用示范類)
研究內容:研發工業余熱用壓縮式高效超級熱泵,在典型工業流程中獲得熱輸出應用;開發適合于流程工業以及煤電行業余熱綜合利用的高效吸收式熱泵,并形成低溫高效余熱吸收式制熱典型示范;研發低溫熱能品位提升的化學熱泵,實現余熱品位的提升與高效利用,并形成熱輸出示范系統;形成低溫位余能網絡化利用的整體技術解決方案。
考核指標:壓縮式熱泵的COP≥6.0,形成100 kW級熱輸出的應用示范;吸收式熱泵COP≥1.75,形成≥500kW熱輸出的工程示范;化學熱泵的系統熱效率≥25%,形成50kW級熱輸出示范系統。
實施年限:3年
擬支持項目數:1—2項
經費配套:其他經費與中央財政經費比例不低于1:1
6. 工業流程及裝備節能
6.1 流程工業系統優化與節能技術(共性關鍵技術類)
研究內容:研究鋼鐵等冶金過程中連續、半連續和非連續工序之間的匹配技術及優化組合節能工藝;研究化工等高能耗工業過程的能質強化傳遞規律及低能耗反應/分離工藝;研發流程工業中高效能量傳遞與轉換單元設備;研究冶金、化工、建材等行業多產品、多過程間耦合節能技術、網絡化能量調配及排放物協同治理節能技術,開展工業節能支撐技術及潛力評估研究,并實現工業示范應用。
考核指標:與現有的先進工藝相比,新型工業用能裝備能量利用率提高10%以上;節能型工藝應用于冶金、化工、建材等行業,較傳統工藝系統節能10%以上,污染排放物減少15%以上。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
6.2 工業爐窯的節能減排技術(應用示范類)
研究內容:研究滿足多工藝目標、大負荷調節比要求的工業爐窯熱過程與工藝優化技術,形成物質流與能量流匹配的節能管控平臺;研究滿足寬閾度負荷變化、多品種交叉生產等復雜工藝要求的工業窯爐燃燒控制與NOx、SOx及粉塵控制和脫除技術,形成高能效低排放爐窯的工業示范;研究工業爐窯的氣、固排放物質的凈化分離與利用技術,實現排放物資源化利用的工業示范。
考核指標:示范爐窯比目前國內同類先進爐窯的用能效率提高15%以上,NOx、SOx及粉塵等排放優于國家相關排放標準,連續考核運行時間≥2000h;排放物資源化利用率≥95%。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
經費配套:其他經費與中央財政經費比例不低于1:1
7. 數據中心及公共機構節能
7.1 數據中心節能關鍵技術研究(共性關鍵技術類)
研究內容:研究數據中心高功率密度信息設備的新型高效冷卻技術,開發標準化、模塊化的冷卻設備,完成規模化應用示范;研發用于高功率密度電源的新型高效液體冷卻技術,完成應用示范;研發高效可靠直流供電與分布式儲能技術和設備,實現應用示范;建立數據中心節能標準及評價準則,研究綠色數據中心建設標準和運維規范。
考核指標:全年平均PUE≤1.25;不間斷供電系統效率≥98%。
實施年限:4年
擬支持項目數:1—2項
7.2 公共機構高效用能系統及智能調控技術研發與示范(共性關鍵技術類)
研究內容:開發公共機構低品位熱能高效回收與利用技術及裝置;開展公共機構高效圍護結構系統集成研究;研發不同類型公共機構照明調控模式、方法和控制系統,開發新型高效采光裝置;研究基于能耗監測數據的公共機構用能設備智能管理與能源調度技術,開發協調各種用能設備的集成控制系統;研究公共機構超低能耗建筑技術標準,建立公共機構節能評價標準和評價體系。
考核指標:用能系統集成低品位余熱利用率(以環境溫度25℃為基準)≥40%;建筑能耗在GB 50189基礎上降低25%;照明系統單位建筑面積功耗在GB 50034基礎上降低40%以上;公共機構用能設備系統智能管理與控制技術應用10家以上;建設節約型公共機構示范項目30家以上。
實施年限:5年
擬支持項目數:1—2項