李维成:以技术创新破解传统能源转型时代命题
新清华 2025年09月12日 第2375期 专题报道
●记者 徐子越
在气候变化日益受到重视的今天,如何在发展过程中最大程度做到节能降碳?清华大学能动系(原热能系)校友李维成和他所任职的东方电气集团东方锅炉股份有限公司联合清华大学,用一套世界上规模最大的化学链燃烧碳捕集示范装置,提供了化石能源低碳利用的全新解决方案。
2024年,历时8年研制的世界最大化学链燃烧碳捕集装备系统试验成功:二氧化碳捕集效率达到95%以上,预期成本比传统碳捕集技术减少三分之二。这是国际上首次实现化学链燃烧碳捕集装备系统中试试验成功,也是碳捕集技术领域的颠覆性创新。
热能“清”年,结缘“锅炉”
2004年,李维成以优异的成绩考入清华大学。在校期间,李维成积极参与清华园里丰富多彩的讲座、活动。在前辈们的言传身教下,他很快树立了“要结合国家重大需求来做科研”以及“要做懂科学的工程师”的目标。
2007年,李维成在东方电气集团所属企业生产实习一个月,虽然地处大山内,但是公司深厚的技术底蕴让他对“实业报国”有了深刻感悟。硕士毕业后,李维成入职东方锅炉股份有限公司,力求在大型核心装备制造企业中发挥技术专长。
2018年,为应对能源技术迭代与产业升级、掌握前沿科技的需求,李维成再次踏入清华园,成为首届创新领军工程博士生。
建成世界最大的
“化学链燃烧碳捕集装置”
在公司,李维成主要负责研发工作,其中最令人瞩目的无疑是建成了世界上规模最大的化学链燃烧碳捕集装置。
传统的燃烧反应中,燃料需要和空气直接接触,参与反应的氧气只占21%,生成的二氧化碳藏匿在占比79%的氮气等惰性气体中,捕集起来有很大的困难。
面对成本、能耗“双高”的传统碳捕集技术,李维成团队与清华能动系蔡宁生教授、李振山教授联合多方,通过技术攻关,用一种空气与燃料不直接接触的全新燃烧方式,解决了难题。
看似简单的原理,实践起来却并非易事。首先要面对的,就是中试装置的建设问题。
刚开始,团队给出了在已有的循环流化床燃烧中试装置上进行改造的初步方案。通过仔细考量,李维成发现,“理论上可行的方案在实际中却难以实现”。为确保中试装置建设顺利进行,李维成坚持组织项目团队中外专家到实地进行考察,深入了解设备布局与操作空间的实际困难。
在实地勘察后,改造方案被证明不可行,而任务迫在眉睫。项目还做不做得下去?能不能做成?面对困难,李维成和团队选择扛住压力。一个月的连轴转之后,一份清晰的技术方案推动各方决策转向新方案。
2024年,世界最大规模的5兆瓦化学链燃烧全流程示范系统试验成功,在国际上率先解决了化学链燃烧领域一系列瓶颈难题。东方锅炉与清华大学通过产学研合作,研发具有自主知识产权的化学链燃烧原创技术。
技术创新破解能源转型难题
“能源行业永远是社会发展不可或缺的基础性行业,能源装备则是能源行业里先进技术的载体,也是科学技术转化成生产力的重要途径。”李维成说。
毕业十余年来,李维成投身能源装备行业,组织开展先进煤气化技术关键装备的国产化自主详细设计,产值超10亿元。组织完成的“碳基燃料清洁高效低碳利用成套工程技术研究平台”项目显著提升了清洁燃烧与烟气净化领域研发水平,对实现大规模低成本二氧化碳捕集具有重要意义。
2024年12月,化学链燃烧技术获得新一期国家重点研究计划项目的支持,即将在大唐江西抚州电厂开展20兆瓦工业示范。李维成也在今年6月顺利博士毕业。
“享受了国家优质教育资源,我们有责任回馈社会。”从清华园到能源装备行业一线,李维成将青春的“热能”转化为驱动高质量发展的澎湃动能,以技术创新破解传统能源绿色转型的时代命题。