能源清洁利用国家重点实验室
  联 系 人: 邱坤赞 先生 行业门类: 能源电力
  所在地区: 浙江·杭州 邮政编码: 310058
  联系地址: 浙江大学玉泉校区教七影视厅旁
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  企业简介: 
能源清洁利用国家重点实验室结合我国能源战略与国民经济建设需求,在能源与环境领域开展研究,并已形成了鲜明的研究特色。
实验室学术委员会主任为黄其励院士,实验室主任为骆仲泱教授。
实验室现有固定人员总数50人,其中有博士学位者38人,院士1人,教授27人,副教授15人,博导24人,硕导38人。其中长江学者奖励计划特聘教授3 人、国家杰出青年基金获得者5 人、国家“973”首席科学家1人,中国青年科技奖2人、中国青年科学家提名奖1 人、国家批准有突出贡献的中青年专家1 人、霍英东优秀青年教师奖2 人、国家“百千万人才工程” 5 人、国家跨世纪及新世纪人才7 人,全国优秀博士学位论文获得者4人,优博提名2名。2004年入选教育部创新团队。
近年来共承担“973”项目首席项目1项,二级课题7项,“863”项目18项,国家自然科学基金重点项目5项,杰出青年基金5项,国家高新技术产业化示范项目2项,国家发改委创新项目1项,国家自然科学基金47项,攻关计划项目7项,“十一五”国家支撑计划课题10项,国际合作项目19项,省部级重大重点项目48项。曾获国家技术发明二等奖2项、三、四等奖各1项,国家自然科学奖二等奖1项、国家科技进步二等奖3项、三等奖1项,省部级科技进步一等奖9项、二等奖8项;国家级教学成果二等奖2项,全国优秀博士学位论文5篇,提名2篇。
研究方向:
1、化石燃料的高效清洁利用
2、新能源及先进能源系统
3、低品位能源的高效清洁利用
4、能源利用过程中的污染物生成、迁移、测量及控制
5、复杂反应系统中的理论模拟及数值试验

科研成果
1、工程气固两相流动中若干关键基础问题的研究
项目简介:
由于影响气固两相流动的因素很复杂,它涉及到流体力学、热力学、传热传质学、燃烧学等许多相关的基础学科,故迄今为止气固两相流动的内在规律,特别是气固两相湍流运动中气相和颗粒相的相互作用等问题,仍远未被人们所了解和认识。本学科较早就开展了能源清洁利用与高效转化过程中两相复杂反应系统的理论模拟及数值试验研究工作。
  本研究在多项国家自然科学基金项目的连续资助下,针对工程气固两相流动基础研究中的一些关键性问题,即气固两相湍流中颗粒和气体相互作用的机理和数学模型、气固两相流动边界层中颗粒与壁面相互作用及传热的强化机理、流化床中气固两相流动特性和影响因素等进行了系统和深入的理论和数值模拟研究。
在上述研究的基础上,还对燃烧工程中炉内气固两相流动、燃烧、传热、污染物生成、积灰结渣,气固两相分离以及含灰气流对换热器管束冲击磨损和防磨措施等应用基础性问题作了深入的探讨和研究,为工程实际问题的解决提供了重要的理论依据,一些研究成果已在工程中得到了应用。

2、可调煤粉浓淡低NOx燃烧及低负荷稳燃技术
项目简介:
针对目前电厂锅炉NOx排放高、煤种多变、电网峰谷差大,严重影响锅炉安全经济运行的重大问题,开发了锅炉使用的多煤种及锅炉低负荷不投油稳燃的可调煤粉浓淡低NOx燃烧及低负荷稳燃技术。其推广应用,不仅节减了我国紧缺石油资源的消耗,而且有利于我国环境保护。
该技术具有稳燃能力强、调节手段多、喷口超温自动报警、首次实现电动遥控、NOx污染物排放低等特点。采用的双稳燃、双调节、喷口壁温报警及电动遥控技术在国内外属首创。该项技术在提高锅炉对煤种和负荷适应性方面采取的技术措施有创新,其核心技术获得了两项国家发明专利和实用新型专利,综合性能处于国际先进水平。
该项技术已在上海、浙江、北京等地70余台锅炉中得到实施应用,并与两家锅炉厂建立了长期合作关系,减少NOx排放达4万吨/年,经济效益约1亿元/年,经济效益和社会效益显著。通过长期广泛应用,表明该技术:改造后锅炉在40~100%负荷范围内脱油着火燃烧稳定,煤种和负荷适应性强;飞灰含碳量有所降低,锅炉效率提高。NOx排放降低30%~50%,达到400mg/m3左右。

3、煤的优化配制、催化洁净燃烧和产业化应用
项目简介:
在对催化燃烧的机理、高温固硫特性、多相燃烧流体动力学、各种燃料的着火特性、煤中不同组分间的相互作用、高温情况下污染物的形成及降解等科学问题进行深入研究的基础上,开发了基于非线性优化原理、综合运用人工智能神经网络、模糊数学、混合变量最优化求解等现代数学方法的多元优化洁净配煤专家系统。用神经网络非线性优化配煤模型与传统线性规划模型相比使配煤成本大为降低。该成果解决了长期困扰我国的煤种多变给锅炉安全经济运行带来的一系列问题,同时,还解决了煤炭的高效清洁利用问题,为煤炭的综合利用开辟了一条新途径。国家鉴定意见认为“承担单位首次提出了预混分层、预混喷粉等空间二段脱硫技术新思路,使层燃炉高温脱硫技术取得突破性进展;用神经网络和非线性优化理论,开发的优化配煤专家系统已成功地在杭州煤场应用;承担单位进行了大量细致的基础研究工作,取得了多项高水平的研究成果。该专题研究达到了国内领先、国际先进的水平。”
杭州市已建成洁净优化配煤生产线,每年为浙江省各电厂配煤 800万吨,新增产值为 1.5亿,创利税 1800万元。

4、生活垃圾循环流化床清洁焚烧发电集成技术  
项目简介:
固体废弃物(如城市生活垃圾)高效清洁处理不仅符合国家可持续发展和节能减排重大战略要求,而且是能源环境领域所面临的重大科学问题之一。2005年我国城市生活垃圾年产生量为1.56亿吨,列世界第二位。由于中国城市生活垃圾是一个形状、尺度和性质极其复杂的组分混合体,大大有别于常规化石燃料,原有经典的化石燃料热解燃烧理论和经验模型已难以简单应用,处置技术应用缺乏有力的理论支撑。
基于以上认识,本研究以废弃物无害化、能源化为宗旨,在国家自然科学基金项目(重点和面上)、国家重点基础研究发展计划项目、国家高技术研究发展计划项目、国际合作项目等项目的支持下,对省市生活垃圾高效清洁热处理过程中存在的若干重要科学问题进行深入研究,在复杂组分燃烧、持久性有机污染物生成与控制等方面取得了一系列创新性成果,形成了完整地具有完全自主知识产权的垃圾焚烧集成技术,并已应用在全国范围的11座(25台焚烧炉)大中城市生活垃圾焚烧发电厂,实现了日处理垃圾7550吨,占国内已建成垃圾焚烧发电厂的20%以上。截至2007年,实现经济效益超过20亿元。

5、循环悬浮多级增湿半干法烟气净化技术
项目简介:
项目成果属于电力能源领域,是一项具有完全自主知识产权的半干法烟气净化新技术,可实现对电厂锅炉烟气中SO2、NOx、HCl、重金属和有机物等多种污染物的高效协同脱除。
通过研究增湿水量、级数、含湿吸收剂干燥时间与物理化学吸收反应强度间的内在规律,提出了多级增湿优化调控塔内吸收剂湿度技术;通过研究污染物的反应、迁移和控制机理以及氧化性、吸湿性添加剂对吸收剂物理化学吸收反应性能的影响规律,提出了具有吸湿性和增氧性的多组分高活性复合吸收剂,结合多级增湿实现系统协同脱除SO2、NOx、HCl、重金属和有机物等多种污染物;通过研究气固流动、传热、分离和气动回送特性及颗粒间碰撞、腐蚀规律,提出了新型多元组合集成系统,提高系统对锅炉负荷和高硫煤的适应性,保证系统可靠、稳定运行。最终形成了适合我国国情的循环悬浮多级增湿半干法烟气净化技术。鉴定一件认为“研究成果具有国际先进水平,其中部分技术达到国际领先水平”。
项目获发明专利6项,先后获中国专利优秀奖、国家重点新产品奖、国家火炬计划项目、2008年国家重点环境保护实用技术(A类)等。研究成果已在国内浙江、山西、河北等十几个省市200MW和135MW电厂及各种容量的热电厂推广了77套,近三年累计实现销售合同额6.6978亿元。

6、水煤浆代油清洁燃烧技术及产业化应用
项目简介:
针对我国石油需求日益强劲增长,供需缺口不断扩大的趋势,寻求行之有效的清洁价廉的替代燃料,开发和应用清洁能源已势在必行。因此,发展水煤浆燃料替代燃料油,是我国能源长期稳定发展的战略和显示选择。
水煤浆是一种新型的低污染代油燃料,它是有65%~75%煤粉,30%~35%的水和少量的添加剂混合而成。它可以像油一样贮存、输送和雾化燃烧。浙江大学在国内最早进行水煤浆代油燃烧技术研究,通过多年的基础研究和技术开发,已形成了具有完全自主知识产权的水煤浆代油洁净燃烧理论、技术及配套工艺。电站锅炉燃烧效率和热效率可达到99%和91%以上,工业锅炉97%和85%以上。研究成果已在70余台各种锅炉和窑炉上大规模推广应用,包括目前国际上最大的670t/h水煤浆锅炉和最大的8t/h水煤浆喷嘴。国内大部分各种类型锅炉首次应用都由浙江大学完成,许多技术指标或应用实例属国际领先或首创,并且已经或正在向意大利、俄罗斯、日本、印尼、马来西亚、泰国等国家输出该技术成果,保持着国际领先水平。

7、煤水混合物异重床结团燃烧技术
项目简介:
在对煤生产过程中产生的特殊废弃物洗煤泥和其它煤水混合物进行大量机理研究的基础上,解决了诸如不同形态物料的输送、异比重形态高浓度复杂流态化系统、各种复杂组分的燃烧及气化反应、污染物的复杂反应机理等科学问题,提出了具有自主知识产权的煤水混合物异重床结团燃烧技术。该技术的基本思想为结团燃烧和异比重流化床运行,即利用凝聚结团特性使0.5mm以下小粒煤泥形成几十毫米煤泥大团块在炉内充分燃烧达到高燃烧效率,以及使粒度差为几十倍的煤泥大团块和床料在床内均匀分布,保证运行稳定,在高效清洁焚烧和控制污染排放等方面达到国内领先和国际先进水平。
研究成果在国内洗煤泥燃烧发电方面已得到广泛的应用,国内已投运的洗煤泥燃烧发电锅炉均采用本技术发明。该研究成果在国际上产生了重要影响。本技术已通过不同方式向瑞士、美国、韩国等国家输出。

8、多联产能源及资源综合利用成果
项目简介:
该成果主要研究:循环流化床燃气蒸汽联产理论与技术、劣质煤清洁燃烧高效综合利用、流化床直接烧制水泥并发电研究、灰渣综合利用、燃料电池系统、多联产能源及综合利用系统。其中国家科技部项目“石煤沸腾焙烧提取五氧化二钒(中试)”获浙江省科技成果二等奖。
将气固多相流理论及稠密多相流理论、灰渣活性激发与矿物结构重整理论应用于本方向,研究开发了流化床直接烧制水泥并发电以及灰渣提钒、制新型凝胶等技术,目前都已试验成功并已通过鉴定,已有3个研究项目评价为 “国内外首创、达国际先进水平”。
在循环流化床燃烧、劣质煤综合利用、冷渣器开发等方面,所开发的4~75t/h劣质煤、烟煤循环流化床锅炉已投运多年。
在水泥、工业废渣、低品位石灰石利用领域也有十余年的研究经验,与有关水泥企业合作开发的“硫酸铝渣微集料水泥”、“石煤高镁石灰石烧制高强低耗水泥”、“高镁石灰石烧制425R复合水泥”、“石煤、辉绿岩烧制复合水泥”等省级水泥新产品均取得巨大的社会效益和经济效益。“劣质煤循环流化床清洁燃烧高效综合利用”获2001年浙江省科技进步二等奖、“35t/h煤矸石流化床锅炉混烧洗煤泥技术”获2000年国家煤炭工业科技进步一等奖。
在国内外率先在1987年提出了利用煤或生物质实现燃气蒸汽联产的工艺的设想,提出了在同一套装置上实行燃气、蒸汽联产的方案,为面向工程应用的煤部分气化联合循环发电示范装置的设计和运行提供依据。目前,已完成了35t/h、75t/h、420t/h热电气多联产装置的设计,该装置的75t/h循环流化床燃烧炉已于1995年在江苏扬中某电厂投运,运行情况良好。

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