为能源低碳转化擘画新未来——中国科学院工程热物理研究所循环流化床技术开发应用纪实

　在能源低碳转化领域，中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室团队已深耕多年。他们从煤气化这一细分市场切入，坚持“市场可行、技术可行、经济可行”的技术开发原则，持续深挖循环流化床技术的应用潜力，在循环流化床燃烧技术的基础上，进一步开发了循环流化床煤气化与生物质气化技术。近日，记者采访了循环流化床实验室研究团队，深入了解了他们的技术创新路径和未来构想。

　　深耕煤气化市场  以技术优势打开局面

　　煤气化技术流派众多，在循环流化床气化技术开发成功之前，国内已经开展了气流床气化技术的大规模引进、开发和应用。面对“是否还需要开发新技术”的疑虑，团队给出了肯定的答案。“煤质的复杂性决定了没有哪一种气化技术能够‘包打天下’。循环流化床的原料适应性和运行灵活性都很强，和煤制工业燃气这一细分领域的需求非常契合。”谈及循环流化床煤气化技术开发的初衷，中国科学院工程热物理研究所所务委员、煤炭高效低碳利用全国重点实验室副主任朱治平向记者介绍道。

　　研发团队精准抓住了煤种适应性和长周期稳定运行的痛点。除强黏结性煤外，循环流化床煤气化技术可以良好适配烟煤、无烟煤、褐煤，甚至是热稳定性差、碱金属含量高的准东煤；在工业应用中实现超过300天的长周期稳定运行，在印度尼西亚建设的气化炉还创造了单炉最长连续运行时间超过1500天的纪录。

　　截至目前，该团队研发的煤气化技术已在全国落地100余台套，最大单炉日处理量达2600吨，部分装备还出口海外。这些成果为团队进一步拓展技术应用领域奠定了坚实基础。

　　确立“三可行”原则  推动技术落地转化

　　研发过程中，该团队锚定了“三可行”原则，即原理可行、技术可行、经济可行。他们开展实地调研，从市场需求出发搞研究，避免实验技术与产业需求脱节，让技术创新能真正落地、推广。

　　“现代煤化工的气化岛以加压气化装备为主，加压装备造价比较高，规模小了单位生产成本降不下来，而我国有近一半的中小合成氨企业，企业要发展、要转型升级，却苦于没有经济适配的技术。”朱治平以在合成氨行业的应用为例说明了经济可行的重要性，“循环流化床煤气化技术通过常压富氧气化，规避了装备的高成本问题，而且规模又和中小合成氨相适配。”

　　“企业不是实验室，技术再先进，不能盈利就没有生命力。”朱治平表示，在研发过程中，他们始终把经济可行作为核心标尺，让技术能更快落地。在生物质制绿色甲醇技术研发上，他们同样延续了经济性标尺的思路，以生物质气化产生的余能及残余碳为系统供能，综合成本远低于绿电供能耦合路线。

　　生物质制绿色含碳化学品是实现碳中和的重要路径之一，但生物质收储、预处理与气化都是难题，生物质分布零散、能量密度低、成分波动大，气化技术门槛高。面对这些挑战，朱治平团队发挥循环流化床技术的原料适应性优势，通过智能化调节系统实现自动匹配，让气化炉能适应不同成分的生物质原料。

　　据朱治平介绍，目前常压生物质气化技术已完成研发，首台500吨/日的设备正在调试运行，未来还将与合作企业共同开发加压型循环流化床气化技术，以进一步提高该技术的经济性。

　　布局未来能源体系  推动低碳技术融合

　　“我们不想只是被动地去适应原料，还要主动地去创造适应技术的原料。”在朱治平的构想中，生物质利用的未来，不仅在于气化技术的优化，更在于构建从原料生产到能源利用的全链条体系。

　　团队正联合植物领域、航天领域专家等开展能源植物太空育种与人工驯化的研究。朱治平提到：“我们计划在盐碱地、沙漠等边际土地种植芦竹、皇竹草等速生能源植物，既可改良土壤，又能提供稳定原料。”更具创新性的是，他们正在组建团队，计划通过基因改良、太空育种等技术，优化生物燃料组分，创制能源植物品种。“让能源植物的组成更适合气化转化。”朱治平进一步说明。

　　在低碳技术耦合方面，团队提出“绿热驱动”的新思路。“目前Power-to-X多以氢为平台。而工业过程中，往往以热能作为重要的能量传输方式，不如以‘绿热’作为载体，为气化、热解等反应过程提供热量。”朱治平解释，储热易于实现长时大规模储能，可有效解决风电、光伏的波动性问题。

　　此外，团队还在探索生物质与化石能源的协同利用。“生物质含氧量高，煤炭氢含量高，两者混合气化、热解，可实现优势互补。”废弃塑料也被纳入研究范围，“通过循环流化床技术，让‘白色污染’转化为清洁能源，实现资源循环。”朱治平向记者讲述团队的设想。

　　对于行业未来，朱治平认为，政策支持与市场机制是关键。“需要建立完整的绿色含碳化学品认证体系，完善碳市场、碳税政策，让低碳技术的价值得到体现。”他呼吁，科研机构、企业、政府应形成合力，推动生物质能源从技术研发走向规模化应用。

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