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循环流化床实验室
发稿时间:2021-04-01         作者:          来源:     【字号:

  循环流化床实验室成立于1981年,面向能源环境领域的重大需求,辛勤耕耘40年,在固体燃料的高效清洁利用、综合节能减排方面,开展应用基础研究和高技术开发工作,提出原创技术理论、突破核心关键技术、完成技术集成和工程示范,为技术产业化应用提供强有力的支撑。循环流化床燃煤锅炉、循环流化床生物质直燃发电锅炉、循环流化床煤气化炉等科技成果成功实现产业化,达到国际领先/先进水平。曾荣获中国科学院杰出成就奖、中国科学院科技促进发展奖、国家能源科技进步二等奖、教育部科学技术进步一等奖、中国科学院科学技术进步一等奖等省部级奖项。 

  实验室完成的技术创新已申请超过300件国内外专利,授权超过150件,包括二十余件美国、日本、欧洲、印度、加拿大、澳大利亚授权专利。近十年来,实验室共发表论文500余篇,其中,SCI收录179篇,EI收录224篇。 

  ■ 研究领域    

  面向国家能源环境领域的重大需求,开展煤、煤基固废、生物质等的高效清洁利用技术的应用基础研究、高技术研发与工程化开发,包括煤及煤的衍生燃料的高效清洁燃烧、煤炭分质分级利用、固废处置、综合节能减排等领域;开展多相流动与诊断和热反应过程定量分析及应用。 

  ■ 研究方向  

  1. 煤及衍生燃料的高效低污染燃烧技术:循环流化床炉内气固流动、燃烧和换热均匀性、NOxSO2排放控制技术开发;超临界参数炉内NOx排放控制关键技术与系统集成研究;高氧气浓度循环流化床富氧燃烧技术研发,多种燃料的循环流化床锅炉优化技术开发。 

  2. 煤粉及衍生燃料的高效低排放燃烧技术:煤粉预热超低NOx燃烧技术研发,水泥窑炉原位-二元超低NOx技术研发。 

  3. 新型煤气化技术:面向工业燃气和合成氨原料气的循环流化床煤气化技术研发;流化熔融气化技术研发。 

  4. 固废处置技术:大规模低成本煤基工业固废处置技术、危废处置技术研发。 

  5. 多相流动过程数值计算与测量、热反应过程定量分析技术:复杂气固流动过程数值计算,电容和微波双模态层析成像测量,复杂介电常数成像算法研究;质谱定量分析测试及应用,质能动态关联热分析方法研究。 

  ■ 机构及人员组成  

  现有职工56人,其中正高级岗位人员8人,副高级岗位人员10名;在站博士后1人;在读硕博研究生37人。20201人获得WR-青年拔尖支持,1人获得BR-青年项目支持。 

   2020年项目情况  

  2020年度在研项目30项,包括国家重点研发项目、国家自然科学基金面上项目和国际合作项目、中科院战略性先导科技专项A类项目、中科院科技成果转移转化重点专项(弘光专项)项目、企业重大技术合作项目等重大项目;新争取项目5项,其中包括中科院先导专项子课题1项,中科院仪器研制项目1项。1项中科院修购专项项目通过结题验收。 

  ■ 2020年主要成果与工作进展   

  2020年,实验室聚焦现有研究方向,突破多项核心关键技术、推进技术集成与工程示范;同时积极布局新兴研发方向,推进平台建设,获批建设中国科学院煤炭清洁燃烧与气化工程实验室和“山西省煤炭清洁高效燃烧与气化工程研发中心” 

  在煤炭清洁高效燃烧方面开展40t/h60t/h煤粉预热燃烧超低NOx工业锅炉和75t/h240t/h循环流化床高温后燃工业锅炉技术示范,纯燃煤泥的高温后燃循环流化床锅炉实现NOx无氨超低排放(≤50mg/m3)。水泥窑炉低氮技术研发在2500t/d水泥窑炉上实现超低NOx排放(≤100mg/m3);1.5t/d试验装置上实现熟料低温烧成工艺流程打通。 

  循环流化床煤气化技术在工业燃气和合成氨领域新增多个投运项目,成功应用高碱煤、无烟煤等煤种,进一步验证了该技术超强的煤种适应性,其中在贵州安顺实现“中国首台无烟煤循环流化床气化装置调试运行”入选中科院年度科技成果转移转化亮点工作;在江西高安投运全球最大的煤制清洁工业燃气集中供气项目,助力建陶产业转型升级。该技术还拓展至现代煤化工领域应用,2500t/d循环流化床加压煤气化制氢项目和2×70000m3/h循环流化床纯氧气化制乙醇合成气项目开工建设。 

  煤基固废处置技术工业应用方面,成功投运国际首台500/日气化飞灰焚烧炉,纯燃气化飞灰燃烧效率达到98.7%;面向固废高值化利用,完成千吨级/年规模流化熔融技术中试试验,开工建设288t/d气化飞灰流化熔融气化工程项目。 

  在多相流动过程测量和诊断以及热反应过程解析方面,实现加压循环流化床气固流动可视化在线监测,揭示了气固流动过程关键流动特性随操作压力的变化规律;形成质谱定量分析的高维度信息求解算法,实现了混合气体检测标定与定性定量解析的同步分析。 

  本年度共发表论文54篇,其中39篇被SCI收录;申请专利34项,获得14项国内外专利授权。5项成果通过科技成果鉴定/评审,其中“350MW超临界循环流化床锅炉多边形炉膛与多分离器优化布置技术”“MW级超低NOx煤粉预热燃烧技术”“40t/h煤粉工业锅炉低NOx高效燃烧技术研究与示范”“130t/h超高压再热生物质直燃循环流化床锅炉”4项成果分别在中国电力企业联合会、中国煤炭工业协会、中国电器工业协会组织的科技成果鉴定/评审中被评价为“达到国际领先水平”;“全煤泥燃料循环流化床锅炉低污染控制协同高效燃烧技术研发应用”在中国煤炭工业协会组织的科技成果鉴定中被评价为“达到国际先进水平”。 

  荣获2020年度中国科学院杰出科技成就奖。 

    任:吕清刚   副主任: 朱治平 矫维红  

 
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