中國又領(lǐng)先一步！各國還研究減排二氧化碳時，我們已經(jīng)拿來發(fā)電了

中國又領(lǐng)先一步！當(dāng)各國還研究減排二氧化碳時，我們已經(jīng)拿來發(fā)電了。

近些年來，二氧化碳的減排已經(jīng)是全世界關(guān)注的話題了，這種溫室氣體直接導(dǎo)致了地球升溫，導(dǎo)致全球氣候面臨崩潰，危害非常大。

在節(jié)能減排方面，我國可以說走在了世界的最前列，新能源技術(shù)先進(jìn)，出口到了世界各地。為了追趕中國的步伐，世界各國也在從事這方面的研究。可是，他們在這個領(lǐng)域還沒追上我們的時候，發(fā)現(xiàn)又被我國領(lǐng)先了一步——我們已經(jīng)開始拿二氧化碳發(fā)電了！

近日，我國的“超碳一號”全球示范工程在貴州六盤水首鋼水城鋼鐵集團(tuán)成功商運(yùn)，創(chuàng)造了人類歷史上的第一次。

據(jù)中核集團(tuán)首席科學(xué)家、中國核動力研究設(shè)計院“超碳一號”總設(shè)計師黃彥平介紹，憑借這個技術(shù)，我們不僅成功利用二氧化碳發(fā)電，而且進(jìn)一步減排二氧化碳超1285萬噸/年，每年節(jié)省的標(biāo)準(zhǔn)煤也達(dá)到了483萬噸！

中國的技術(shù)，真是一點(diǎn)不等人啊。

可是，二氧化碳是怎么能發(fā)電的呢？這種物質(zhì)也不怎么參與化學(xué)反應(yīng)，如果能發(fā)電，人類早就用了，為啥我國能掌握這么神奇的技術(shù)？

不光是你，很多網(wǎng)友看到之后，都發(fā)出了黑人問號。

其實(shí)，這個技術(shù)早在幾十年前就提出了，只不過在我國科學(xué)家的手中成為了現(xiàn)實(shí)而已。它的名字，叫超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)。

我們知道，目前人類主流的發(fā)電模式，依然是火力發(fā)電。具體原理，就是通過燃燒燃料加熱水，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，利用的就是物理學(xué)上的電磁感應(yīng)。

即便是比較先進(jìn)的核電技術(shù)，說到底也是用來“燒開水”，后續(xù)的流程和火電站是一樣的。

而超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，就是利用溫度超過31℃、工作壓力超過73個大氣壓的環(huán)境，將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)（S-CO2）。這種狀態(tài)的二氧化碳，可以替代水，完成上述的發(fā)電流程。

那么問題來了，和水相比，超臨界二氧化碳的優(yōu)勢在哪里呢？

密度：超臨界二氧化碳的密度非常高，可以達(dá)到200到800千克每立方米，相當(dāng)于傳統(tǒng)蒸汽密度的幾十倍。這意味著同樣大小的渦輪機(jī)內(nèi)部，可以容納遠(yuǎn)比蒸汽更多的能量，動力密度顯著提高，做功能力更強(qiáng)。換句話說，以往需要一大套設(shè)備才能完成的能量輸出，現(xiàn)在只需更小的機(jī)器。

吸熱性：超臨界二氧化碳在換熱器中吸熱的速度和能力遠(yuǎn)超蒸汽。高速、高效的吸熱能力讓整個循環(huán)能夠更快地利用熱源，把更多熱量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而不是浪費(fèi)在管道、冷卻段或各種不可逆過程里。

運(yùn)行溫度：以往的蒸汽電站，很容易被高溫的水蒸氣腐蝕，而且還伴隨著水垢。超臨界二氧化碳沒有這些問題，可以承受更高的運(yùn)行溫度。根據(jù)熱力學(xué)里的原理，溫度越高，熱電轉(zhuǎn)換效率也就越高。蒸汽電站的效率通常不超過42%，而超臨界二氧化碳發(fā)電站可以輕松超過50%。

節(jié)能：蒸汽的壓縮幾乎等同于壓縮氣體，需要大量機(jī)械功，相當(dāng)于產(chǎn)生電能之前還要先搭進(jìn)去不少能源。而超臨界二氧化碳的可壓縮性接近液體，壓縮它只需要極少的功，節(jié)省下來的能量直接體現(xiàn)在循環(huán)效率提升上。

最離譜的是，超碳一號的能量可以來自余熱廢氣。為什么它被安置在鋼鐵廠？筆者在鋼廠實(shí)習(xí)過，煉鋼廠房極其炎熱，給工人造成極大不適，也浪費(fèi)了大量的熱能。把這些原本廢掉的熱能直接利用起來，結(jié)合二氧化碳發(fā)電，雙倍的變廢為寶，就問你厲不厲害。

應(yīng)用范圍：傳統(tǒng)蒸汽循環(huán)必須通過冷凝器將蒸汽重新變回水，靠冷卻塔或河流湖泊提供海量冷卻水，水資源嚴(yán)重影響了一座電站能否建設(shè)。而超臨界二氧化碳不需要補(bǔ)充水，也不需要把蒸汽冷凝成液態(tài)。因此沙漠、戈壁、干旱高原這些傳統(tǒng)電站無法立足的地方，也能夠建設(shè)這種新型電站。這使得它在核能、太陽能熱發(fā)電、工業(yè)余熱利用等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

看起來這項技術(shù)確實(shí)很有優(yōu)勢，但世界各國沒有應(yīng)用，也是有原因的，那就是技術(shù)難以突破。以我國為例，研發(fā)過程中就遇到不少難題。

比如在這種發(fā)電站中，我們需要用到一種小型化的MCD換熱器。這項技術(shù)，國外曾經(jīng)高度封鎖，無法流入我國。我們的科研人員被迫走上獨(dú)立自主的道路，才攻克了這個難關(guān)。

黃彥平介紹，和目前的燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)，“超碳一號”的發(fā)電效率整整提高了85%，凈發(fā)電量也有超過50%的提升，而且由于系統(tǒng)簡化、設(shè)備減少、運(yùn)維便利，其場地需求反而縮小了一半左右。

最厲害的是，這種技術(shù)不僅可以應(yīng)用在民生領(lǐng)域，還可以應(yīng)用在未來的武器裝備上，尤其是軍艦上。

軍艦的空間極為寶貴，當(dāng)下的動力設(shè)備又過于擠占空間。常規(guī)動力艦艇和核動力艦艇的戰(zhàn)斗力差距之一，就是空間的差距。除此之外，超臨界二氧化碳還有發(fā)電系統(tǒng)在提高發(fā)電效率、節(jié)省能源、降低噪聲影響等諸多方面具有優(yōu)勢。

如果超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)能夠成熟運(yùn)用，未來不失為在核動力之外的一種備選方案，提升海軍的戰(zhàn)斗力。因此，像美國這樣的國家，也早就開始考慮開發(fā)這種軍艦了。

在超臨界二氧化碳發(fā)電領(lǐng)域，美國也取得了不小的進(jìn)展，去年的STEP項目實(shí)現(xiàn)了首次發(fā)電，日本、韓國也在積極發(fā)展。而我國這一次實(shí)現(xiàn)了這種發(fā)電系統(tǒng)的商用，再一次走到了世界前列。