科研部门

能源动力研究中心

  研究领域  

  低碳能源动力系统的基础研究、技术研发及试验示范。高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施项目建设。 

  研究方向 

  1.高效低碳燃气轮机:高效低碳燃气轮机试验装置研建,天然气、氢等低碳燃料燃烧基础研究、燃烧室研制及系统应用,压气机、燃烧室和透平试验技术,叶轮机械叶型气动设计和性能优化。 

  2.燃料先进转换:密相气固流动与反应体系的基础研究、实验与模型,以加压输运床为基础的煤/生物质气化制燃气/合成气/富氢气体技术研发、验证和应用;新型燃料转化技术研究。 

  3.先进动力循环及能源动力系统:超临界二氧化碳布雷顿循环发电/动力技术研发、试验、应用;低碳能源动力系统原型和性能、优化集成、部件研发和试验示范。 

  人员组成 

  现有职工48人,其中正高级岗位人员5人,副高级岗位人员18人;在站博士后3人;在读研究生36人。 

  2022年项目情况  

  2022年度在研项目25项,新争取各类项目5项,其中“两机”基础科学中心重大项目1项、中科院稳定支持基础研究领域青年团队计划子任务1项、院仪器设备功能开发项目1项、院重点部署项目子课题1项,横向委托1项。   

  2022年工作进展与主要成果   

  在燃气轮机方面,实现了纯氢燃料干式低排放燃烧概念验证,研究了不同含氢量下微混火焰的动态特性;实现了水蒸气环境下氢-空气近化学当量微混燃烧;研究了双层壁、切向发散冷却机理及特性。完成了HMM01湿空气燃烧室高压试验研究,研制了HMM02湿空气燃烧室试验件并完成加工,完成了IGMM01煤制燃料气燃烧室试验件方案设计。自主研制的富氢燃料燃烧室在AGT-25燃气轮机上安全稳定运行10000多小时;6B燃机天然气-焦炉煤气双燃料喷嘴燃烧室商业运行超6000小时;AGT-25燃机天然气低排放燃烧室完成全温全压试验,正在开展整机试验。 

  在燃料先进转换方面,开展新型燃料转化技术原理验证研究;确定了钙循环内在碳捕集制氢工艺钙基载体煅烧过程的优先取向为(104)晶面,进而证实了二维成核机理宏观动力学机理的正确性;建成了MW级双床钙循环制氢协同二氧化碳捕集装置,开展试验。 

  在先进动力循环与能源动力系统方面,针对超临界二氧化碳循环,研究揭示类液相进口冷凝的特点及其改变压缩机稳定高效运行边界的作用机制;筛选出适用于sCO2的径流式膨胀机损失模型组,提出sCO2膨胀机通流结构选型准则。提出解决现有微通道式换热器大热惯性和热应力问题的新方法。建立了超临界二氧化碳循环动态仿真模型,并与已经取得的试验结果进行对比验证,进一步研究揭示设备、管路等部件容积对压缩机入口状态的定量影响。兆瓦级超临界二氧化碳实验机组完成安装、调试,取热装置达到5MWth550℃设计指标,完成了整机低参数试验。针对重型燃机,建立了重型燃气轮机关键部件和整机数据库,可提供目前国际上主流燃气轮机型号及联合循环的部件、整机性能数据、价格信息,以及部分型号压气机特性曲线数据。开展了燃气轮机进一步提高性能的途径研究,分析并优化了燃气轮机再热循环。完成10000 m3/h烟气深度净化和水热回收工业侧线试验示范装置安装和主要设备单机调试。 

  高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施项目:压气机、燃烧室、透平、超临界二氧化碳试验平台主要设备完成制造、监造和出厂验收,部分到货、安装。高效新型循环试验台燃气轮机开展整机试验;进气系统、回热器及烟气/水换热器、湿化器、后冷器等设备正在加工制造。新建高压大流量空气源完成安装和单机调试,正在进行联调;气源至试验台管道已完成。上海气源正在安装,待正式电调试。 

  本年度共发表学术论文31篇,其中18篇被SCI收录,4篇被EI收录。申请发明专利11项,获得6项专利授权(实用新型4项),软件著作权3项。 

  主 任:徐 祥    副主任:赵丽凤  邵卫卫