描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121375835丛书名: 面向国家重点研发计划的专题服务系列丛书
本书包含全球煤炭清洁技术和新一代核能用材两部分。全球煤炭清洁技术部分充分利用文献计量学和专利统计方法，综合分析与全球煤炭清洁技术相关的已经公开的科技文献和各国专利信息，根据技术发展趋势和态势，预测了未来煤炭清洁技术发展趋势，同时深度剖析了具有普遍行业影响力的创新性技术，系统梳理了煤炭清洁技术发展脉络。新一代核能用材部分从不同系别、反应堆内外不同服役位置等分类方法，对多种类型的核电用钢进行了介绍，分析了国内核电用钢技术特点。通过梳理核电站一回路主管道、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等关键部件用钢的国产化进展情况，分析了国内新一代核电用材的发展现状和趋势。本书适合从事专利信息分析和情报挖掘的企业人员、从事煤炭清洁技术和核能用材研发的科技工作者、相关专业的大学生等阅读。
目 录
第1章 绪论 / 1
1.1 煤炭清洁利用技术简介 / 1
1.1.1 煤炭清洁利用技术的内涵 / 2
1.1.2 煤炭清洁利用技术分类 / 3
1.1.3 我国“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”
重点研发计划 / 5
1.2 文献计量学简介 / 6
1.2.1 文献计量学定义 / 6
1.2.2 文献计量学研究范围 / 7
1.2.3 文献计量学研究内容与研究方法 / 7
1.2.4 我国文献计量学的发展 / 8
1.3 专利信息学简介 / 9
1.3.1 专利信息学定义 / 9
1.3.2 专利信息学需求 / 9
1.3.3 专利信息学发展前景 / 10
1.4 本书研究内容与研究方法 / 11
第2章 检索工具介绍 / 12
2.1 国家科技图书文献中心（NSTL）简介 / 12
2.2 国家知识产权局专利公布公告系统 / 14
2.3 美国专利商标局网站 / 15
2.4 欧洲专利局网站 / 16
2.5 万象云专利分析系统 / 17
2.6 Web of Science简介 / 18
2.7 CNKI文献系统简介 / 19
2.8 ProQuest文献简介 / 21
2.9 ORBIT专利系统简介 / 22
第3章 基于文献计量统计分析全球煤炭清洁利用技术 / 25
3.1 按年度发文量分析 / 25
3.2 按文献类型分析 / 26
3.3 按出版语言分析 / 26
3.4 按出版机构和国家分析 / 27
3.5 按作者和研究方向分析 / 29
3.6 按期刊分析 / 30
3.7 按高被引论文分析 / 32
3.8 高被引论文介绍 / 33
3.8.1 从煤和生物质中合成天然气（SNG） / 33
3.8.2 化石燃料发电厂进行CO2捕集与封存的
成本和绩效 / 34
3.8.3 中国多环芳烃的排放 / 34
3.8.4 解决未来环境和运输问题，氢气具有潜在
重要性 / 35
3.8.5 煤燃烧残留物对环境的影响 / 35
3.8.6 关于碳捕集技术的发展和CO2利用的创新 / 36
3.8.7 烟气中汞氧化催化剂的调查 / 37
3.8.8 将粉煤灰作为环境友好的低成本吸附剂 / 37
3.8.9 多环芳烃通过黄孢原毛平革菌进行生物降解 / 38
3.8.10 粉煤灰的多组分应用综述 / 38
3.8.11 直接碳燃料电池：基本原理和近期发展 / 38
3.8.12 通过生物修复作用，对重金属污染的土壤
进行改良 / 39
3.8.13 单维光子晶体的全向间隙和缺陷模型 / 39
3.8.14 中国生物能源之一——秸秆的利用 / 40
3.8.15 用于发电的生物质燃烧炉 / 40
3.8.16 离子液体处理纤维素 / 41
3.8.17 关于燃料煤燃烧的概述——研究及技术
发展情况 / 41
3.8.18 将生物柴油作为运输燃料的重要性 / 42
3.8.19 粉煤灰应用的综述 / 43
3.8.20 燃煤电厂汞控制技术的审查 / 43
3.8.21 欧盟污水污泥在新旧方法中的应用 / 44
3.8.22 利用和处置陆地生态系统中的粉煤灰和
其他煤渣 / 44
3.9 小结 / 45
第4章 基于专利信息统计分析全球煤炭清洁利用技术 / 46
4.1 专利检索及数据加工 / 46
4.1.1 检索式设计 / 46
4.1.2 数据清洗及加工 / 47
4.2 煤炭清洁利用技术领域全球专利分析 / 48
4.2.1 全球专利申请量分析 / 48
4.2.2 法律状态分析 / 49
4.2.3 市场及研发地域分析 / 50
4.2.4 技术布局分析 / 54
4.2.5 行业主要竞争对手分析 / 56
4.2.6 发明人及研发团队分析 / 57
4.3 重要专利权人及代表技术分析 / 59
4.3.1 中国石油化工集团有限公司 / 59
4.3.2 三菱重工业有限公司 / 63
4.3.3 新日铁住金株式会社 / 67
4.3.4 神华集团有限责任公司 / 70
4.3.5 北京神雾环境能源科技集团 / 74
4.4 小结 / 78
第5章 重点专利价值评估及保护范围剖析 / 80
5.1 重点专利保护范围 / 80
5.1.1 一种基于低阶煤热解水蒸气熄焦水煤气
制氢的组合方法及系统 / 80
5.1.2 燃煤锅炉烟气净化及余热回收处理系统
及方法 / 81
5.1.3 一种高钠煤分步脱钠净化方法 / 83
5.1.4 一种碳燃料电池煤基燃料联合处理装置
及其处理方法 / 84
5.1.5 Apparatus of drying coal for coke oven
and this method / 85
5.1.6 一种用于电站锅炉煤渣燃烧的烟气余热
回收装置 / 86
5.1.7 一种具有尾气净化功能的环保锅炉 / 87
5.1.8 Control device, controller for the gasification
device, and gasification composite power
generation equipment / 90
5.1.9 气化工艺用重金属吸附剂的制备方法
及气化工艺 / 90
5.1.10 一种环保洁净煤专用锅炉 / 91
5.2 小结 / 92
第6章 世界能源结构概述 / 94
6.1 能源的分类 / 94
6.2 能源结构 / 98
6.3 世界能源结构特征 / 98
第7章 全球核电技术发展 / 104
7.1 核电技术发展概况 / 104
7.1.1 轻水反应堆 / 105
7.1.2 重水反应堆（PHWR） / 108
7.1.3 气冷堆 / 109
7.1.4 快中子增殖堆（FBR） / 112
7.1.5 俄罗斯石墨沸水堆（RBMK） / 114
7.2 第三代核电站技术 / 115
7.2.1 第三代压水反应堆 / 116
7.2.2 第三代沸水堆 / 121
7.2.3 先进CANDU堆 / 123
7.3 第四代核能系统 / 124
7.3.1 氦气冷快堆（GFR）系统 / 126
7.3.2 铅合金液态金属冷却快堆（LFR）系统 / 126
7.3.3 液态金属钠冷却快堆（SFR）系统 / 127
7.3.4 熔盐反应堆（MSR）系统 / 128
7.3.5 超临界水冷反应堆（SCWR）系统 / 128
7.3.6 超高温气冷反应堆（VHTR）系统 / 129
第8章 国内核电发展 / 130
8.1 中国核电发展概况 / 130
8.1.1 核电探索阶段（20世纪70年代—
1994年5月） / 130
8.1.2 适度发展核电阶段（1996年6月—
2005年12月） / 131
8.1.3 积极推进核电发展阶段（2006年—
2011年3月） / 132
8.1.4 安全高效发展核电阶段（2011年3月至今） / 132
8.2 中国核电站运营情况 / 133
8.3 中国核电发展新时期特点 / 144
8.3.1 坚持自主创新 / 144
8.3.2 坚持走出去战略 / 145
8.3.3 中国已步入世界核电发展前列 / 146
第9章 核反应堆内关键钢铁材料 / 147
9.1 按钢材构成划分反应堆内钢铁材料 / 149
9.1.1 锰镍钼类低合金钢 / 149
9.1.2 奥氏体不锈钢 / 150
9.1.3 镍基合金钢 / 152
9.1.4 碳钢/碳锰钢 / 154
9.2 按服役位置划分反应堆内钢铁材料 / 156
9.2.1 一回路管道用钢 / 157
9.2.2 反应堆压力容器用钢 / 157
9.2.3 堆内构件用钢 / 158
9.2.4 蒸汽发生器用钢 / 159
9.2.5 核级阀门用钢 / 160
9.3 核电用钢技术特点 / 161
9.4 核电关键部件用钢的国产化 / 162
9.4.1 一回路主管道的国产化 / 163
9.4.2 压力容器的国产化 / 164
9.4.3 蒸汽发生器的国产化 / 165
9.4.4 堆内构件的国产化 / 166
参考文献 / 167
序 言
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，人类文明的每次重大进步都伴随着能源的重要变革。在进入工业化时代后，大规模的工业生产需要大量能源为其提供动力支持，能源已经逐渐成为一个国家国民经济健康、稳定发展的重要物质保障。
我国在2010年能源消费总量超过美国，成为全世界最大的能源消费国。此后，随着我国工业化水平不断提高，城市化急速推进，以及人民生活水平不断提高，能源生产和消费持续增长。在过去10年间，我国能源消费总量累计增长了54.6%。2017年，我国能源消费总量为44.9亿吨标准煤，同比增长2.8%，占全球能源消费总量的23.2%。我国能源消费总量的快速增长支撑了经济的高速增长，能源结构有所改善，用能效率明显提高，但我国过度依赖煤炭，能源结构不够合理，用能效率与世界平均水平相比仍有差距。产业偏重、能效偏低、结构高碳带来的粗放式增长方式，使环境问题日趋严重。面对国际能源新变化、国际能源发展新趋势、国内能源转型新形势，我国能源产业发展正面临重大挑战和重大机遇。
党的十九大将坚持人与自然和谐发展作为新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略之一，提出要推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。优化能源结构，实现清洁低碳发展，是推动能源革命的本质要求，也是我国经济社会转型发展的迫切需要。
煤炭被人们誉为黑色的金子、工业的食粮，是自18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。多年以来，煤炭支撑了我国经济社会的快速发展，保障了我国的能源安全，同时有力地支持了钢铁、建材、化工等产业的快速发展，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中长期维持较高的比重。我国“富煤、贫油、少气”的能源特点，决定了在未来一段时间内，以煤炭为主的能源消费结构无法改变，煤炭仍将是我国能源消费的支柱，我们必须用好煤。在新能源、可再生能源资源总量不足、对外依存度高等问题突出，以清洁能源保障稳定供应压力大的情况下，加快推动煤炭清洁利用已经成为必然选择。
核能发电具有能量密度高、运行成本低、可大幅减少温室气体和污染物排放等特点，是可以大规模替代化石能源的清洁高效低碳能源。核能发电科技含量高，产业带动能力强，在保障国家能源安全、调整能源结构、推动科技进步、增强综合国力、提升国际竞争力等方面作用显著。经过几代人不懈努力，我国核电立足自主创新，坚持安全发展，谱写了从无到有、从小到大的辉煌篇章，已成为中国制造“走出去”的国家名片之一。核能的发展，除新型核能技术的不断创新之外，与核电站设备材料也密切相关，而其中核电用钢是核电站设备制造中最为重要，也是用量最大的关键结构材料。随着国内钢铁材料技术的飞速发展及核电用钢标准体系的逐步建立、规范，核电用钢的国产化率有了大幅提升，目前我国核电用钢已经完全扭转过去被动落后的局面，正在朝着全球领先水平迈进。
当前，世界能源格局深刻调整，供求关系总体缓和，应对气候变化进入新阶段，新一轮能源革命蓬勃兴起；我国经济发展步入新常态，能源消费增速趋缓，发展质量和效率问题突出，供给侧结构性改革刻不容缓，能源转型变革任重道远。我们要清醒地认识到，能源转型具有长期性、艰巨性和复杂性，但其方向是清晰的，是国家目标、百姓诉求、全球大势。我们应抓住新常态、新机遇，一方面要积极寻找可再生、清洁的能源，另一方面要不断探索传统化石能源的清洁利用，推动我国能源结构低碳化转型，实现经济、环境的双赢和健康可持续发展。在这样的背景下，国家科技图书文献中心（NSTL）利用自身丰富的馆藏科技文献资源和成员单位专业的研究优势，充分利用文献计量学和专利统计方法，综合分析已经公开的科技文献和各国专利信息，对全球煤炭清洁利用技术和新一代核电用钢两个课题进行了深入的研究，并在此基础上编写了《全球煤炭清洁技术与新一代核能用材发展态势研究》一书，以期为相关领域的科研工作者提供参考和借鉴。
前 言
目前，全球能源结构仍以化石能源为主，在未来很长一段时间内，人类还需要依赖化石能源来保障生存和发展。然而，由于化石能源的不可再生的性质，加上经济飞速发展对地球上的化石能源的巨大消耗，我们正面临着化石能源枯竭的问题。在化石能源消费过程中，非常容易产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘，造成全球变暖、空气质量下降、酸雨等问题，我们也不得不应对全球性的环境污染和生态平衡破坏等问题。未来，伴随着能源消费的持续增长和能源资源分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。世界能源正朝着多元化、高效化、清洁化、低碳化、可再生化方向发展。
我国化石能源储备量虽然很大，但人均可利用量低于世界平均水平，我国能源发展面临着前所未有的挑战。一方面表现为能源安全形势严峻。“富煤、少油、缺气”是我国能源资源的基本特征，煤炭占绝对主导地位，油气供应则受制于人，2017年我国原油对外依存度已高达68%，天然气对外依存度也达到了39%，对我国来说，形势非常严峻；另一方面则是环境压力巨大。内部表现为大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源结构转型，外部则表现为二氧化碳减排任务艰巨，环境污染已成为制约我国经济发展的障碍之一。随着我国能源需求的不断增长和环境保护意识的日益加强，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系日趋紧迫。
实现能源革命，一方面要做好煤炭清洁高效利用，另一方面要提升清洁能源比重。清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，包括核能、风能、太阳能、生物能等“可再生能源”。在新能源、可再生能源资源总量不足、对外依存度高等问题突出，以清洁能源保障稳定供应压力大的情况下，加快推动煤炭清洁利用已经成为必然选择。此外，核电作为稳定的清洁高效能源，相比于传统化石能源更环保、更经济，近年来技术进步显著，越来越安全且越来越高效。在我国当前调整能源结构、提高清洁能源比例的背景下，核电有越来越大的发展空间。
煤炭清洁利用技术又称为清洁煤技术，是指以煤炭洗选为源头、以煤炭高效洁净燃烧为先导、以煤炭气化为核心、以煤炭转化和污染控制为重要内容的技术体系，主要包括煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化等技术手段。我国一次能源生产和消费的60%左右都依赖煤炭，而且以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。长期以来，煤炭作为我国的主体能源和重要工业原料，为经济社会健康发展做出了突出贡献，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决。因此，研究煤炭清洁利用具有重要的现实意义。
本书充分利用文献计量学和专利统计方法，综合分析全球煤炭清洁利用技术已经公开的科技文献和各国专利信息，根据技术发展趋势和态势，预测了未来煤炭清洁利用技术发展趋势，同时深度剖析具有普遍行业影响力的创新性技术，系统梳理了煤炭清洁利用技术发展脉络。
本书通过文献计量学的方法，从煤炭清洁利用技术领域年度发文量、文献类型、出版语言、出版机构、国家、作者、研究方向、期刊和高被引论文等角度，全面梳理了煤炭清洁利用技术的发展历程。近10年间，煤炭清洁利用技术领域论文数量逐年增加，中国、美国和印度在煤炭清洁利用技术领域发展迅速，研究单位多，发表论文数量居世界前列，在该领域投入大、产出多，具有一定的影响力。
本书通过专利信息统计分析方法，设计检索式及对所检索出的数据进行清洗加工，从全球专利申请量、法律状态、出版语言、技术研发地域、市场技术布局、主要竞争对手、发明人及研发团队等方面，对煤炭清洁利用技术的研究现状进行了分析。近10年间，煤炭清洁利用技术领域全球专利申请数量总体呈现上升趋势，尤其中国研究单位多、投入大，发表专利数量居世界前列，在该领域具有较大的影响力。在重要的专利权人中，除一些大型国有企业外，不乏一些新兴企业。
核电用钢是核电站设备制造中最为重要的材料，也是用量最大的关键结构材料。目前和未来核电站的核岛和常规岛中大部分部件均采用钢铁材料。例如，压水反应堆核电站中采用钢铁材料制造部件的成本占整套核电机组成本的83%，除核燃料包壳、控制棒驱动机构和蒸汽发生器传热管等部件采用锆合金和镍基合金外，其余设备均采用钢铁材料。核能的发展除新型核能技术的不断创新之外，与核电设备用材的更新换代也息息相关，更高性能、更长寿命的核电设备用材可以显著提升核能的利用效率、安全性。中国核电用钢的发展起步很晚，在中国核电处于探索阶段时，国内的核电用钢全靠进口，没有拥有自主产权的产品。随着国内钢铁技术的飞速发展及核电用钢标准体系的逐步建立、规范，目前我国核电用钢已经完全扭转过去被动落后的局面，正在朝着全球领先水平迈进。
本书从全球核电技术的发展开始，详细介绍了国内外核电的发展历程。按照核电的发展历程，逐一介绍了不同的反应堆的技术特点、工作原理，以及对于设备的要求等方面的内容，并着重介绍了第四代核电站技术。在归纳总结全球核电技术发展之后，聚焦于起步晚、发展快的国内核电技术领域，重点分析了中国核电发展概况、核电站的运营情况，总结了目前处于新时期的中国核电发展特点，并展望了未来的核电技术发展。
本书按照不同系别、反应堆内外不同服役位置等分类方法，对多种类型的核电用钢进行介绍，分析了国内核电用钢技术特点。通过梳理核电站一回路主管道、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等关键部件用钢的国产化进展情况，分析了国内新一代核电用材的发展现状和趋势。
在本书的撰写、出版过程中，我们得到了国家科技图书文献中心的大力支持，以及能源、化工、冶金、材料等领域诸多专家的精心指导和无私帮助，在此表示衷心的感谢。
由于时间仓促和编著者水平有限，书中难免存在错误、遗漏和不当之处，恳请广大读者和专家批评指正。
编著者
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