依據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，以及國務(wù)院《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》、《中國制造2025》等，科技部會同有關(guān)部門組織開展了《國家重點研發(fā)計劃煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)專項實施方案》編制工作，在此基礎(chǔ)上啟動“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”重點專項。

“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”重點專項總體目標(biāo)是控制煤炭消費總量，實施煤炭消費減量替代，降低煤炭消費比重，全面實施節(jié)能戰(zhàn)略，進(jìn)一步解決和突破制約我國煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題，全面提升煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能領(lǐng)域的工藝、系統(tǒng)、裝備、材料、平臺的自主研發(fā)能力，取得基礎(chǔ)理論研究的重大原創(chuàng)性成果，突破重大關(guān)鍵共性技術(shù)，并實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用示范。在新型節(jié)能技術(shù)方面以系統(tǒng)節(jié)能為切入點，以高耗能工業(yè)等重點領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)為突破口，實行世界**水平能效標(biāo)準(zhǔn)。為此設(shè)立了工業(yè)余能回收利用、工業(yè)流程及裝備節(jié)能和數(shù)據(jù)中心及公共機(jī)構(gòu)節(jié)能等三個技術(shù)方向。主要任務(wù)為：

工業(yè)余能回收利用方向：高溫散料與液態(tài)熔渣高效熱回收技術(shù)、工業(yè)含塵廢氣余熱回收技術(shù)、低品位余能回收技術(shù)與裝備研發(fā)。

工業(yè)流程及裝備節(jié)能方向：流程工業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化協(xié)同節(jié)能技術(shù)、氣體制備與全氧/富氧冶金技術(shù)、通用機(jī)電裝備節(jié)能技術(shù)、工業(yè)鍋爐及窯爐節(jié)能減排技術(shù)。

數(shù)據(jù)中心及公共機(jī)構(gòu)節(jié)能方向：數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)、公共機(jī)構(gòu)設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能。

專項的實施業(yè)已產(chǎn)生一批成果。形成高含塵煙氣深度余熱回收技術(shù)，開發(fā)出工業(yè)余熱高效壓縮式熱泵和高效吸收式熱泵，有望培育新興產(chǎn)業(yè)增長點。突破了典型流程工業(yè)工序匹配與能質(zhì)協(xié)同利用等共性關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建了短流程煉鐵、大宗化產(chǎn)反應(yīng)/分離強(qiáng)化、冶金-建材-化工多聯(lián)產(chǎn)等節(jié)能新工藝。解決了數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)驅(qū)動瓶頸問題，可應(yīng)用于高效冷源設(shè)備設(shè)計、機(jī)房級、機(jī)柜級和服務(wù)器級模塊化冷卻系統(tǒng)設(shè)計，節(jié)能效果明顯。

附：成果簡介

一、工業(yè)余能回收利用方向

成果1：工業(yè)含塵廢氣余熱回收技術(shù)

單位：重慶大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：廖強(qiáng)

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       冶金、化工、建材等工業(yè)高溫?zé)煔夂嗄芰看螅哂谐煞謴?fù)雜、含塵量高、腐蝕性強(qiáng)、工況變化大等特點。

項目研發(fā)了新型顆粒表層移動床技術(shù)，實現(xiàn)了含凝塵煙氣連續(xù)化凈化與余熱回收；研發(fā)了換熱表面處理新技術(shù)，研制了三維超大拓展表面蓄/換熱耦合及煙氣凈化一體化元件及裝置，突破了高溫高含塵煙氣凈化與換熱難以兼顧的瓶頸；開發(fā)了高溫低阻陶瓷膜支撐體制備技術(shù)，突破膜材料溫度使用限制瓶頸，并研發(fā)了含亞微米塵粒煙氣深度凈化與高效換熱一體化技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，在河北廊坊構(gòu)建了世界首套針對復(fù)雜高溫含塵煙氣余熱回收及凈化一體化試驗研究中試平臺，在山西太鋼不銹鋼股份有限公司進(jìn)行了技術(shù)集成示范，針對其工況波動大、高溫、高含塵煙氣，余熱回收率高達(dá)82.27%，凈化后煙氣平均含塵濃度低至3.33mg/m3。

項目技術(shù)在十多家石化、礦業(yè)、火力發(fā)電等企業(yè)運(yùn)用并取得良好效果，其進(jìn)一步推廣有助于提高我國工業(yè)高溫含塵煙氣凈化效率及能源利用率，對節(jié)能減排基本國策的實施具有重要作用。

成果2：低品位余能回收及網(wǎng)絡(luò)化利用技術(shù)

單位：上海交通大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：王如竹

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       我國低品位余能資源豐富，將余能高效利用并入工業(yè)流程，可在供熱及供冷等方面發(fā)揮巨大效力。

項目針對低品位工業(yè)余能溫度低、能量密度低且分散、回收困難和利用難度大等問題，形成大溫升-高效率的增量型-升溫型吸收式熱泵循環(huán)體系和50MW級高效吸收式熱泵技術(shù)、MW級大溫升高效可靠工業(yè)用壓縮式熱泵技術(shù)、大溫升化學(xué)熱泵技術(shù)、工業(yè)熱泵的廣譜選型方案和應(yīng)用準(zhǔn)則及冷、熱、電、儲、運(yùn)網(wǎng)絡(luò)化利用技術(shù)、水蒸氣高溫?zé)岜眉夹g(shù)和高密度相變儲熱技術(shù)，并實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，在甘肅大唐西固熱電廠供暖項目、遼寧鞍鋼靈山供暖改造項目、江蘇揚(yáng)鋼特鋼低溫蒸汽余熱回收項目和北京延慶供暖項目建立示范工程，吸收式熱泵熱輸出>63.57MW，壓縮式熱泵制熱量>9MW。

項目成果具有很高的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，西固電廠和鞍鋼示范工程年節(jié)能約7萬噸和4千噸標(biāo)煤，年凈收益約為3500萬元和220萬元。項目后續(xù)推廣應(yīng)用了6套壓縮式熱泵和26套吸收式熱泵機(jī)組，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化利用技術(shù)指導(dǎo)了新加坡Sembcorp公司余熱回收改造工程的優(yōu)化。

成果3：高溫固體散料余熱回收利用集成技術(shù)

單位：西安交通大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：王秋旺

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       我國冶金、建材等行業(yè)每年產(chǎn)生45億噸以上高溫散料，余熱量超過1億噸標(biāo)煤，目前高溫固體散料存在難以直接取熱、粒度/溫度/產(chǎn)率寬閾度變化、熱回收效率低等等瓶頸問題，亟待解決。

項目在高溫固體散料余熱回收方面，開發(fā)了基于顆粒摻混的散料傳熱強(qiáng)化技術(shù)，構(gòu)建了實施寬粒徑、寬溫域、寬產(chǎn)率變化工業(yè)散料“分料—強(qiáng)化換熱—分級組合高效取熱”方法與工藝框架，可實現(xiàn)固體散料寬粒徑、寬溫閾和寬產(chǎn)率變化余熱的高效回收（熱回收率>70%）。在高溫固體散料余熱利用與示范工程建設(shè)方面，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的**零泄漏、雙壓補(bǔ)氣式、高轉(zhuǎn)速、軸流透平，且實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)速雙壓軸流透平在國內(nèi)低溫余熱發(fā)電領(lǐng)域的..應(yīng)用，建立了適用于溫度、粒度、產(chǎn)率寬閾度變化的固體散料余熱高效梯級回收利用系統(tǒng)示范工程。

項目將建成≥600噸/日的高溫散料（粒徑0.1-20mm）余熱回收示范裝置，完成百噸級-千噸級/日的散料余熱高效回收利用裝備的優(yōu)化設(shè)計方法，加快實現(xiàn)冶金、建材行業(yè)節(jié)能減排，提升我國高溫固體散料余熱梯級回收及品位提升技術(shù)的國際競爭力。

成果4：高溫液態(tài)熔渣余熱回收及利用技術(shù)

單位：重慶大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：朱恂

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       冶金液體溶渣現(xiàn)有水淬工藝具有余熱損失、水源浪費、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。目前，液態(tài)熔渣干法余熱回收存在能耗高、?；焚|(zhì)低、余能回收率低和系統(tǒng)集成難等瓶頸問題，亟待解決。

項目揭示了高溫液態(tài)熔渣離心粒化機(jī)理及規(guī)律，研發(fā)了高效緊湊離心?；白赃m應(yīng)調(diào)控技術(shù)；闡明了高溫熔渣非穩(wěn)態(tài)相變換熱與物相演化耦合機(jī)制和規(guī)律，開發(fā)了兼顧物料品質(zhì)與抑制磨損的渣粒移動床高效余熱回收技術(shù)；實現(xiàn)了熔渣離心粒化-飛行沉降-渣粒余熱回收全過程耦合模擬，提出了液態(tài)熔渣離心粒化與余熱高效連續(xù)回收及利用系統(tǒng)集成技術(shù)，建立了系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則，開發(fā)了具有自主產(chǎn)權(quán)的熔渣離心?；坝酂峄厥障到y(tǒng)設(shè)計軟件。在重慶江津區(qū)德感工業(yè)園建成我國首套高溫熔渣離心?；酂峄厥障到y(tǒng)，.大處理量達(dá)12t/h、余熱回收率達(dá)70%，渣粒玻璃體含量90-95%，達(dá)到國際..水平。

項目成果的應(yīng)用將加快實現(xiàn)冶金行業(yè)節(jié)能減排，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)開發(fā)和裝備制造等新型節(jié)能企業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展，提升我國余能回收利用技術(shù)的國際競爭力。

二、工業(yè)流程及裝備節(jié)能方向

成果5：鋼鐵生產(chǎn)流程系統(tǒng)優(yōu)化及界面技術(shù)與裝備

單位：北京科技大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人:郭占成

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

      鋼鐵工業(yè)是我國一次能源消費.大的產(chǎn)業(yè),占全國工業(yè)部門一次能源消費總量的15%左右。多工序、連續(xù)半連續(xù)是其生產(chǎn)流程的特點，生產(chǎn)流程的系統(tǒng)優(yōu)化及開發(fā)關(guān)鍵界面銜接技術(shù)和裝備，對鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能具有重要作用。

項目以首鋼京唐公司鋼鐵生產(chǎn)流程為載體，應(yīng)用流程工程學(xué)的原理，針對煉鐵-煉鋼、煉鋼-連鑄、連鑄-軋鋼區(qū)段的工序間合理匹配與動態(tài)運(yùn)行優(yōu)化，結(jié)合人工智能控制技術(shù)，開發(fā)了不同單元界面的能量流與物質(zhì)流優(yōu)化管控系統(tǒng)。經(jīng)首鋼京唐生產(chǎn)在線試運(yùn)行1年，取得了噸鋼節(jié)能25kg左右標(biāo)煤結(jié)果，節(jié)能效果顯著，已具有推廣應(yīng)用價值。

針對煉鋼出鋼溫度與連鑄中間包鋼水溫度的榨窗口控制與界面銜接，成功開發(fā)了中間包電磁加熱技術(shù)與裝備，解決了我國鋼鐵生產(chǎn)中間包電磁加熱設(shè)備的空白，經(jīng)生產(chǎn)實踐應(yīng)用，取得了與進(jìn)口設(shè)備相比能效提高10%以上的效果，具有世界**水平。該技術(shù)和裝備為鋼鐵生產(chǎn)流程優(yōu)化和單元匹配提供了重要設(shè)備。

鋼鐵生產(chǎn)流程單元界面的能量流與物質(zhì)流優(yōu)化管控系統(tǒng)及中間包電磁加熱技術(shù)與裝備，為我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能提供了重要技術(shù)支持，以京唐公司800萬噸鋼產(chǎn)量為例，采用該技術(shù)每年可節(jié)能20萬噸標(biāo)煤。

成果6：工業(yè)爐窯氧氣助燃高效節(jié)能技術(shù)研發(fā)與工業(yè)示范

單位：中國科學(xué)院力學(xué)研究所

成果負(fù)責(zé)人：魏小林

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       工業(yè)爐窯是流程工業(yè)中至關(guān)重要的用能裝備，能耗約占我國總能耗的1/4，是化石能源消耗和環(huán)境污染的主要源頭。工業(yè)爐窯普遍存在能耗高、排放大的問題，亟需研發(fā)高能效低排放關(guān)鍵技術(shù)。

項目從理論研究、技術(shù)開發(fā)、系統(tǒng)集成等方面開展深入自主研發(fā)，開發(fā)鋰基分子篩變壓吸附制氧技術(shù)，攻克高濃度氧氣安全存儲、輸送、燃燒控制等難題，在山東淄博年產(chǎn)8萬噸玻纖熔窯上成功實現(xiàn)了全氧燃燒。制氧系統(tǒng)氧氣平均純度為93.6%（.大達(dá)到96%），氧氣平均流量為3287m3/h，電耗為0.37kWh/m3。目前裝置已累計運(yùn)行14640小時，.長連續(xù)時間達(dá)5000小時，玻纖熔窯實際年產(chǎn)量達(dá)到10萬噸。與空氣燃燒相比，玻纖爐窯全氧燃燒技術(shù)的節(jié)能率達(dá)到30%，每年可節(jié)約天然氣394萬m3，NOx排放減少50%，項目取得了顯著的節(jié)能與環(huán)保效果。

該技術(shù)同時在水泥爐窯等方面獲得應(yīng)用，為工業(yè)爐窯氧氣助燃與優(yōu)化燃燒的共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新方法，推動了工業(yè)爐窯節(jié)能減排的技術(shù)進(jìn)步，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級和科學(xué)發(fā)展。

成果7：高效節(jié)能氣體制備關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

單位：浙江大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：邱利民

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       空氣分離設(shè)備是能源、化工、冶金等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重大核心裝備，研制能耗更低、可靠性更高的高效特大型空分設(shè)備成為國際工業(yè)氣體領(lǐng)域必爭的戰(zhàn)略制高點。

項目首創(chuàng)多產(chǎn)品規(guī)格適配的空分工藝流程圖譜技術(shù)，實現(xiàn)面向不同需求的空分流程尋優(yōu)匹配，比傳統(tǒng)空分能耗降低10%以上。建立低溫流體熱模實驗臺，為低溫精餾和換熱關(guān)鍵部機(jī)的高效、..設(shè)計奠定基礎(chǔ)。提出基于壓縮余熱的進(jìn)口空氣除濕-冷卻耦合預(yù)處理系統(tǒng)，提高空分系統(tǒng)綜合能效。開發(fā)高效分子篩模型，基于單元材料吸附能力的優(yōu)化以實現(xiàn)分子篩切換周期的提高，降低了分子篩再生能耗。通過多模態(tài)、非線性MPC自動控制技術(shù)實現(xiàn)氧氮比例柔性操作和產(chǎn)品負(fù)荷的快速平穩(wěn)切換，顯著提高空分裝置自動化水平。

成果在神華寧煤、新余鋼鐵、昊源化工等代表性應(yīng)用基地進(jìn)行示范，實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)綜合制氧單耗小于0.56 kWh/Nm3，煤化工企業(yè)小于0.595kWh/Nm3；氧氣放散率降低2%以上?？辗种悄芑刂萍夹g(shù)在神華寧煤多套10萬立方空分裝置成功投運(yùn)，持續(xù)運(yùn)行超過1年，智能化運(yùn)行水平優(yōu)于同期國外產(chǎn)品。據(jù)測算，神華寧煤一套10萬等級空分相比傳統(tǒng)空分節(jié)約高壓蒸汽29.7萬噸/年，節(jié)省能源開支約2970萬元/年。

成果8：全氧冶金高效清潔生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)及示范

單位：鋼鐵研究總院

成果負(fù)責(zé)人：齊淵洪

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       高爐煉鐵工藝存在能源消耗高，冶煉流程長，污染物排放大等問題，全氧冶金取消了鋼鐵企業(yè)排放.大的焦化、燒結(jié)和球團(tuán)工序，從源頭減少能源消耗和污染物排放，成為未來煉鐵技術(shù)發(fā)展的主要方向。

項目搭建了粉礦深度自還原實驗裝置，優(yōu)化了預(yù)還原反應(yīng)器結(jié)構(gòu)；開展了全氧冶煉反應(yīng)器設(shè)計及高能量密度冶煉模擬研究，設(shè)計得到了全氧冶煉工業(yè)化試驗反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和氧氣風(fēng)口及氧煤噴槍結(jié)構(gòu)形式；開展了低成本制氧工藝流程優(yōu)化及CO2吸附劑開發(fā)，制備得到了高性能吸附劑；設(shè)計完成了粉礦-粉煤全氧冶煉示范線的總圖及施工圖，在四川省攀枝花市建成了年產(chǎn)鐵水10萬噸的全氧短流程冶煉試驗線。示范線已完成兩次全流程工業(yè)化試驗，打通了工藝技術(shù)流程，鐵水冶煉能耗可以減少10%-30%，污染物排放可以減少50%-80%，煤粉燃盡率≥90%，煤氣CO2脫除率≥90%，達(dá)到煉鐵流程高效節(jié)能。

該技術(shù)的推廣應(yīng)用可以降低煉鐵生產(chǎn)能耗、提高生產(chǎn)效率和能源能利用效率，提升我國低碳冶金技術(shù)發(fā)展水平，為建設(shè)國際..的低碳冶金鋼鐵企業(yè)提供技術(shù)支撐。

成果9：冶金、化工爐窯及系統(tǒng)節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)

單位：北京科技大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：姜澤毅

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       我國冶金、化工行業(yè)年耗能13.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中90%以上能源消耗在原料煅燒、高溫熔煉和坯材加熱工序中，而這些工序的爐窯平均熱效率不足40%，且污染排放比較嚴(yán)重、控制水平有待提高。

項目揭示爐窯內(nèi)多物理過程耦合關(guān)系，形成加熱/反應(yīng)體系熱質(zhì)傳遞協(xié)同強(qiáng)化理論；揭示NOx、CO2、CO、粉塵等的生成規(guī)律，結(jié)合排放物資源化回收，建立多排放物協(xié)同治理策略；提出爐窯系統(tǒng)熱力學(xué)評價與工序裝備間協(xié)調(diào)匹配方法，構(gòu)建綠色爐窯理論體系，形成綠色爐窯通用節(jié)能評價通則及典型爐窯綠色生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。完成了產(chǎn)物氣載熱循環(huán)和資源化回收的石灰煅燒新工藝中試實驗，CO2回收率超過96%；完成了強(qiáng)化傳遞和能級匹配的電石熔煉爐工業(yè)示范，平均熔煉電耗小于2680kWh/t；完成了軋鋼加熱爐低氮燃燒工業(yè)實驗，NOx排放濃度小于90mg/Nm3，各項指標(biāo)均達(dá)到國際..水平。

項目構(gòu)建了高能效-低排放-智能型綠色爐窯理論體系，項目成果的應(yīng)用將加快實現(xiàn)冶金、化工爐窯節(jié)能減排，為形成工業(yè)爐窯能效提升與污染減排的系統(tǒng)解決方案做出貢獻(xiàn)。

三、數(shù)據(jù)中心及公共機(jī)構(gòu)節(jié)能方向

成果10：數(shù)據(jù)中心多尺度自驅(qū)動兩相回路冷卻技術(shù)

單位：清華大學(xué)

成果負(fù)責(zé)人：張興

所屬專項：煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)

成果簡介

       數(shù)據(jù)中心是現(xiàn)代社會快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，冷卻系統(tǒng)是制約其能效的主要環(huán)節(jié)。我國目前數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)多以集中式送風(fēng)、機(jī)房級冷卻模式為主，存在氣流摻混、局部熱點現(xiàn)象嚴(yán)重以及耗能高等問題，亟待解決。

本項目揭示了數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)吸熱端、輸配段和冷源端的相互影響規(guī)律，基于場協(xié)同原理建立了全局能效優(yōu)化新理論和新方法；闡明了數(shù)據(jù)中心功率密度與冷卻尺度之間的匹配問題，研發(fā)了適用于不同功率密度的自驅(qū)動多尺度兩相回路冷卻技術(shù)，開發(fā)了機(jī)房級、機(jī)柜級和服務(wù)器級模塊化冷卻系統(tǒng)，完成樣機(jī)開發(fā)并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。并基于以上技術(shù)開發(fā)了自然冷卻和主動制冷聯(lián)合運(yùn)行的高效冷源利用設(shè)備。在中石油吉林?jǐn)?shù)據(jù)中心落地應(yīng)用示范，示范機(jī)房包含機(jī)房級、機(jī)柜級和服務(wù)器級的自驅(qū)動兩相回路冷卻系統(tǒng)及高效供配電系統(tǒng)，經(jīng)測試該數(shù)據(jù)中心全年能耗比（PUE）達(dá)1.13，其中冷卻能耗比（CLF）為0.12，在同樣安全等級情況下，達(dá)到世界**數(shù)據(jù)中心能效水平。

       項目成果的應(yīng)用將加快實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心行業(yè)節(jié)能減排，有效推動我國5G、邊緣計算以及大型數(shù)據(jù)中心向綠色節(jié)能方向發(fā)展，助力“新基建”的建設(shè)實施。