开篇语：习近平总书记作出重要指示，要因地制宜发展新质生产力。新时代新征程上，浙江国资国企始终坚持创新是引领发展的第一动力，不断向高而攀、向新而进，围绕产业高端化、智能化、绿色化发展，加速整合科技创新力量，加快培育新质生产力。
近期，浙江国资国企创新联合会与企业观察报社浙江省运营中心联合推出“追踪优质项目 看新质生产力”专栏，对第一届“领航者杯”浙江国资国企创新大赛部分获奖项目进行系列报道，共同描摹浙江国资国企发展新质生产力的蓬勃面貌和良好前景。现为您分享第三篇——《白马湖实验室：自主高温脱硝 助力“双碳”目标》。
▲ 浙能集团牵头建设的白马湖实验室
宽敞明亮的写字楼、人头攒动的高铁站、气氛火热的体育馆、休闲舒适的度假村……许多功能完备、有序运转的大型建筑物（群）背后，分布式能源内燃机功不可没。
今年《政府工作报告》中提出，要推动分布式能源开发利用。“双碳”背景下，分布式能源内燃机以其发电综合效能高、与煤电相比减碳60%等优势，将不断扩大装机容量，逐渐成为主流新型能源设施。
随之而来的，氮氧化物（NOx，简称“硝”）减排成为“痛点”。分布式内燃机发电存在一个问题：硝排放高。随着排放标准日趋严格，高效脱硝迫在眉睫。
历经合作研发遇“死胡同”、实验室小样放大难实现、72小时满负荷试运行……浙能集团牵头建设的白马湖实验室历时5年的攻关，成功研发出高温脱硝催化材料及技术，实现分布式能源内燃机高效绿色降碳减排，为“双碳”目标再添新动能。
▲ 研发人员对结果进行分析
创新，是创新者的本能
高温高效绿色脱硝催化材料与技术的研发，始于合作，终于自主。
“起初，我们是和国内某研究所合作开发催化剂产品，但是通过合成制备及实验室性能评价，我们发现这个研究所提供的制备技术路线放大困难，并且它的催化剂产品只适用于低温脱硝，不适用于高温脱硝，脱硝性能和稳定性无法达到分布式能源燃气内燃机的脱硝要求。”本以为有了“师傅”领进门，项目会进展得较为顺利，没想到实际却并非如此，白马湖实验室能源化工环保团队负责人刘春红和团队成员曾一度有些灰心。
在一次次坚持中走向成功。
眼看着项目进入了“死胡同”，但是应用端的迫切需求催促着新技术的诞生。不甘心前面的努力付诸东流，项目团队一致决定从头开始，进行产品的独立研发。
优势互补的项目团队结构为高温脱硝催化剂产品的全周期研发打下了坚实的基础。项目团队以刘春红为首，成员包括卓佐西博士、胡晨晖博士、杜凯敏硕士等。从合成表征、工艺流程到性能评价、工程应用等，每一位团队成员在各自擅长的领域争分夺秒，查阅文献、专利、书籍，经受脑力与体力的双重考验。通过数百次实验探索及分析，项目团队开发出一条合适的技术路线，完成了催化剂合成从克级到公斤级、再到百公斤级的顺利放大，并将制备的产品成功应用于分布式能源燃气内燃机尾气脱硝工程示范。
白马湖实验室的分布式能源内燃机高效绿色降碳减排项目在第一届“领航者杯”浙江国资国企创新大赛中凭借出色的表现获得一等奖。该项目实现了关键核心材料的进口替代，并且完成了两台不同型号内燃机组工程示范，对不同入口浓度的氮氧化物，脱硝效率分别达到了85.5%和95.4%，性价比优于同类型的进口催化剂产品。
▲ 研发人员进行催化剂表征分析
从700毫克到37.76毫克
“内燃机尾气的脱硝温度较高，大概在400至550摄氏度，现有的传统的钒钨钛催化剂，在这个温度区间会失去活性，脱硝作用低，如果降低缸温运行就会降低热效率，还存在重金属挥发等二次污染问题。”提及内燃机尾气脱硝的困难，刘春红介绍道。
传统的催化材料无法满足要求，合适的催化材料严重依赖进口，价格昂贵运维难，研发国产催化材料、实现进口替代成为解决眼前这个“卡脖子”难题的必然之举。
▲ 燃气内燃机超低排放脱硝5#机组
2022年9月26日下午14时，白马湖实验室拥有完全自主知识产权的内燃机国产分子筛脱硝催化剂在浙能德清分布式能源有限公司5号机组顺利通过72小时满负荷试运行，这是国内首次在4275千瓦燃气内燃机组脱硝中应用国产技术及产品。
该技术实现了较高氮氧化物浓度下（700毫克每立方米）的节能降碳和超低排放多重功效：与原来钒钨钛催化剂相比，分子筛催化剂无毒且装填量仅为原来的1/3，燃机效率提高2%，年节省天然气16万立方米，年减排氮氧化物量100吨，年二氧化碳减排量超200吨。除燃气内燃机组外，分子筛项目技术成果还可进一步推广到沼气发电、低浓度煤矿瓦斯发电、燃气轮机等高温排放场合。
该项目相关研究成果成功入选2023年中电联电力行业科技创新重大成果汇编，授权专利12件，实质审查6件，发表核心论文10篇。
经第三方检测，该催化剂脱硝效率达到95%以上，出口折算后氮氧化物浓度从700毫克每立方米大幅下降至37.76毫克每立方米，达到燃气内燃机超低排放标准要求，打破了长期以来少数国外厂商在此领域的垄断。
▲ 浙能国产分子筛催化剂72h试运行时生产实时监控画面
建好实验室到生产线的高速路
新能源替代时期，我国“多煤贫油少气”能源消费结构亟待转变，内燃机使用必不可少。《浙江省能源发展“十四五”规划》提出，在负荷中心建设高效燃机项目，因地制宜推广天然气分布式能源。到2025年，气电装机要达到1956万千瓦，气电发电量占省内发电量比重提高到19%以上。
是挑战也是机遇。
氮氧化物现行的排放标准为150毫克每立方米，气电装机量的大幅提升，意味着氮氧化物治理和减排的政策标准将从原来的粗放型走向精细化和进一步收紧，北京市已将分布式能源内燃机的氮氧化物排放标准提高到75毫克每立方米，长三角地区相关排放标准讨论稿也已在征求意见中。作为周期性消费产品，脱硝催化材料的市场需求与前景可见一斑。
▲ 高温分子筛粉体蜂窝脱硝催化剂
作为浙江省唯一一家由省属国企牵头、高校共建和各创新主体相互协同的能源领域高能级科创平台，白马湖实验室充分融合浙能集团主业和共建高校学科及人才方面优势，围绕能源产业链布局科研，围绕太阳能转换与催化、零碳能源转化与存储、能源低碳转化与多能互补开展战略导向的基础研究和市场导向的应用研究，并打通转化渠道，开辟自主转化孵化、专利授权生产、科研先研后股等5种典型转化模式。
以科技创新推动产业创新，在发展新质生产力中体现国企担当。
“作为国内首创的高温脱硝催化剂技术，从实验室到生产线，我们正在努力打破体制机制束缚，抓住技术的黄金时间期，全力将该科研成果转化为现实的生产力。”刘春红表示。
下一步，项目团队将力争政策支持，建成全自动生产线，尽快实现大规模批量生产，充分发挥国产分子筛绿色脱硝技术的经济与环保效益，为浙江省培育和发展新质生产力、抢占碳达峰碳中和技术制高点贡献国企力量。
（编辑：王星）
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