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、环境领域和“高碳能源低碳利用”重大需求,开展煤的高效清洁低碳燃烧和分质分级利用、燃煤锅炉深度灵活调峰、低碳工业流程、固废处置和综合节能减排等领域的应用基础研究、技术研发与工程化开发。
■ 研究方向
1.煤清洁高效燃烧:煤粉预热燃烧技术;煤、生物质等多种燃料的循环流化床锅炉技术;循环流化床富氧燃烧技术;燃煤污染物控制技术。
2.煤气化及热解:面向工业燃气、合成氨、焦化和现代煤化工的循环流化床煤气化技术;流化-熔融气化技术;生物质大规模清洁高效气化技术;煤炭深度分级分质利用技术。
3.燃煤锅炉调峰:电站领域和工业领域的煤粉锅炉和循环流化床锅炉快速、深度、灵活调峰技术。
4.固废处置与利用:大规模低成本的煤基工业固废处置及高值材料化利用技术。
5.工业低碳:冶金窑炉和水泥低碳高效生产及系统节能提效技术、工业低碳流程再造技术。
■ 人员组成
现有职工39人,其中正高级岗位人员11人,副高级岗位人员12人;在站博士后7人,在读研究生48人。
■ 2024年项目情况
2024年度在研包括国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(A类)等30项,新争取各类项目7项,其中包括中国科学院国际合作项目1项、国家自然科学基金青年基金1项、研究所所长基金2项,企业委托项目3项。结题并通过验收项目2项。
■ 2024年主要成果与工作进展燃煤发电调峰方面,煤粉预热改性深度灵活调峰关键技术开发和工业验证取得新进展,MW级中试实现19%-100%负荷稳定运行;170吨/时煤粉锅炉和240吨/时循环流化床锅炉工业验证实现最低稳燃负荷20%,煤粉锅炉压火重启时间<1.5小时,循环流化床锅炉低负荷(30%-50%负荷)实现无氨超低NOx排放;完成300MW电站锅炉深度灵活调峰示范工程方案和方案可行性研究。
工业低碳技术方面,形成以热解/气化-燃烧为核心的碳基原料利用技术体系,为工业领域低碳发展提供解决方案。基于反应解耦的千吨级煤粉流化床热解工艺中试平台通过专家现场考核;25万吨/年镍铁还原焙烧技术示范工程完成调试、投入商业运行; 2500吨/天水泥窑炉低碳高效燃烧技术示范工程完成建设。25kg/h生物质气化试验平台完成建设和调试,打通生物质加压气化工艺流程;生物质气化制合成气工艺包完成开发,5万吨/年生物质气化制绿色甲醇项目开工建设。
固废处置与利用方面,突破气流床气化灰渣残炭高效焚烧和无机组分矿相重构的流化熔融燃烧资源化利用关键技术,中试结果显示,熔渣玻璃相含量98.0%,无机组分利用率91.5%;国际首套49万吨/年气化灰渣碳燃烧利用示范工程完成热态调试;含碳燃料熔融气化技术完成10万吨/年示范工程建设,开始试运行,可同时实现CO2非催化热还原制CO。
煤炭清洁低碳燃烧新技术研发方面,打通煤炭纯化-燃烧工艺流程,在200kW试验平台上实现多煤种无氨NOx原始排放低于30 mg/m3,燃烧效率>99.5%;煤炭加压富氧燃烧碳减排需求,突破了分级加压富氧燃烧的流动和温度调控技术,完成国际首台兆瓦级分级加压富氧燃烧中试装置研制,并实现1.0MPa压力稳定运行,累计加压运行75小时,单次加压连续运行25小时,烟气中CO2浓度>91%。
本年度共发表学术论文45篇,其中32篇被SCI收录,3篇被EI收录;申请专利20件,获得授权30件,其中核心/重要专利授权8件;发布主编团体标准2项;出版专著2部。荣获甘肃省科技进步一等奖一项、中国颗粒学会科技进步一等奖一项,3项科技成果经鉴定达到国际领先水平。
主 任:朱治平 副主任:任强强 黄粲然