基本簡介
能源與環境問題是世界關注的熱點問題。能源清潔利用國家重點實驗室(浙江大學)主要圍繞能源科學技術領域中能源與環境問題開展套用基礎研究,實驗室結合我國國民經濟建設所急需,主要以化石燃料的高效清潔利用,新能源及先進能源系統研究,低品位能源的高效清潔利用,能源利用過程中的污染物生成、遷移、測量及控制,複雜反應系統中的理論模擬及數值試驗研究等為研究方向,並已形成了鮮明的研究特色。
實驗室在動力工程及工程熱物理國家一級重點學科中擁有工程熱物理、熱能工程、能源與環境工程、製冷及低溫工程學科及博士、碩士學位授予點和動力工程及工程熱物理博士後流動站,是國家“211”、“985”工程重點建設單位。 通過多年的建設,實驗室已成為具有一支在國際學術界有較強競爭力的學術梯隊、具有較先進的現代化儀器設備和國內外有重要影響的高水平科學研究、高新技術開發和人才培養的基地。 實驗室學術委員會主任為岑可法院士,實驗室主任為駱仲泱教授。
實驗室一貫堅持“開放、流動、聯合、競爭”的方針,本著“求是、團結、創新”的團隊精神,在科學研究、人才培養、開放和管理等方面取得了顯著的成績。
在2000-2005年之間共承擔“863”項目8項,“973”項目二級課題5項,國家傑出青年基金3項,國家自然科學基金重點項目3項,國家高新技術產業化示範項目2項,國家經貿委重點技術創新項目1項,國家自然科學基金39項,國家攻關計畫項目7項,博士點基金項目5項,國際合作項目13項,省部級重大重點項目9項。
2000年以來,實驗室曾獲得國家自然科學獎二等獎1項,國家科技進步二等獎2項,省部委級科技進步一等獎6項,二等獎7項。在國內外重要刊物上共發表論文767篇,其中國際期刊論文71篇,中國科學引文資料庫(CSCD)刊物論文626篇,SCI檢索87篇、EI檢索259篇,ISTP檢索25篇。獲授權發明專利23項,實用新型專利25項。出版專著及教材8部。
實驗室具有良好的學術風氣和培養人才的措施。在培養學術接班人和中青年人才方面成績卓然,已建立了一支老中青結合的學術梯隊,具有一批在國際學術界有競爭力的年輕學術帶頭人。實驗室現有固定人員52人。其中中國工程院院士1名,教授、研究員25人,副教授高工12人,博士研究生導師20人。有博士學位者38人,占教師隊伍的90.5%,45歲年輕研究人員39人,占75%。年青教師中,有長江學者獎勵計畫特聘教授3人,國家傑出青年基金獲得者3人,中國青年科技獎2人、中國青年科學家提名獎1人,霍英東優秀青年教師獎2人、入選國家“百千萬人才工程”4名,國家跨世紀及新世紀人才4人,浙江省“151”人才第一層次9人,全國優秀博士學位論文獲得者4人。在這個學術群體的指導下培養了一大批高質量的博士後、博士、碩士。“瞄準學科前沿,構建一流導師群體,培養一流創新人才”的培養機制獲2005年國家級教學成果獎二等獎。
實驗室積極開展國內外合作交流,2000年以來共主辦和協辦國際會議8次,有100多位國外高水平學者來實驗室講學,並吸引了17位來自歐美國家的學生到實驗室短期進修。同時許多實驗室固定人員赴國外進修、講學和參加國際學術會議,並作大會特邀報告11次。與法國杜埃礦業大學、荷蘭DELFT技術大學、韓國PUSAN大學、法國國家科學套用研究院、美國NEBRASKA大學、德國DUISBURG大學等國外知名大學和研究機構合作培養研究生、學術交流和科研合作。
科研團隊
==== 實驗室領導班子組成 | ||||
姓 名 | 性別 | 職稱 | 實驗室任職 | 工作單位 |
駱仲泱 | 男 | 教授、博導 | 主任 | 浙江大學 |
周俊虎 | 男 | 教授、博導 | 副主任 | 浙江大學 |
施正倫 | 男 | 研究員 | 副主任 | 浙江大學 |
程軍 | 男 | 副教授 | 外事秘書 | 浙江大學 |
劉建忠 | 男 | 教授、博導 | 科研秘書 | 浙江大學 |
周勁松 | 男 | 教授、博導 | 學術秘書 | 浙江大學 |
==== 實驗室學術委員會組成人員 | ||||
姓名 | 性別 | 職稱 | 學術委員會任職 | 工作單位 |
岑可法 | 男 | 院士、博導 | 主任 | 浙江大學 |
黃其勵 | 男 | 院士、博導 | 副主任 | 東北電力公司 |
鄭楚光 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 華中科技大學 |
陳昌和 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 清華大學 |
陳勇 | 男 | 研究員、博導 | 委員 | 中國科學院 |
郭烈錦 | 男 | 長江計畫特聘教授、博導 | 委員 | 西安交通大學 |
章明川 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 上海交通大學 |
陳義良 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 中國科技大學 |
李大冀 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 東南大學 |
王洋 | 男 | 研究員、博導 | 委員 | 中科院山西煤化所 |
於遵宏 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 華東理工大學 |
倪明江 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 浙江大學 |
駱仲泱 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 浙江大學 |
嚴建華 | 男 | 教授、博導 | 委員 | 浙江大學 |
樊建人 | 男 | 長江計畫特聘教授、博導 | 委員 | 浙江大學 |
==== 實驗室學術委員會顧問組成 | ||||
姓名 | 性別 | 職稱 | 學術委員會任職 | 工作單位 |
P. Basu | 男 | 教授、博導 | 顧問 | 加拿大新斯科舍工業大學 |
谷口博 | 男 | 教授、博導 | 顧問 | 日本 北海道工業大學 |
向哲愚 | 男 | 博士 | 顧問 | 美國能源部 |
C.K.Lee | 男 | 教授 | 顧問 | 加拿大國家煤與礦物資源研究所 |
Dawid Y.S.Lou | 男 | 教授 | 顧問 | 美國機械工程師學會、Nebraska大學 |
J.R.Howard | 男 | 教授 | 顧問 | 英國伯明罕大學 |
學科帶頭人
岑可法院士,1935年1月出生於廣東南海。1956年畢業於華中工學院(現華中科技大學)動力系,1962年畢業於莫斯科包曼高等工業大學動力系,獲副博士學位。回國後在浙江大學工作。歷任浙江大學能源系主任,浙江大學能源研究所所長等職。1983年晉升教授,1995年當選為中國工程院院士,為我國著名工程熱物理學和環境工程學專家。曾先後獲得“全國先進科技工作者”、“五一勞動獎章”、“全國勞動模範”、全國優秀教師”等榮譽稱號。
現任浙江大學機械與能源工程學院院長,浙江大學熱能工程研究所所長,“工程熱物理”國家重點學科學術帶頭人。並擔任國務院學位委員會動力工程與工程熱物理評議組召集人,中國動力工程學會副理事長及國際合作交流委員會主任,中國顆粒學會常務理事,教育部能源動力學科教學指導委員會主任委員,浙江省工程熱物理學會理事長,浙江省電力學會副理事長,《浙江大學學報(工學版)》主編,《工程熱物理學報》、《燃料化學學報》、《中國電機工程學報》、《動力工程》、《煤炭學報》、《煤炭轉化》、《熱力發電》、《能源工程》、《燃燒科學與技術》等編委等職。
岑可法院士在工業、農業及生活廢棄物的資源化能源化利用、潔淨煤燃燒與氣化技術、能源與環境系統工程、工程氣固多相流動和電站鍋爐計算機輔助試驗(CAT)等領域均有開拓性成就,形成一套獨特的學術思想。曾獲國家自然科學二等獎一項、國家發明二、三、四等獎各一項、國家科技進步二等獎兩項、國家科技進步三等獎1項,省部委科技進步獎多項。獲授權國家發明專利18項;發表國內外論文數百篇,其中SCI檢索74篇、EI檢索348篇,獲省部級優秀論文60餘篇,出版專著12部,在國際會議上作大會特邀報告9次。已培養出碩士123名、博士80名,博士後5名(其中外籍2名),在培養的博士生中,其中32位晉升為教授,4位全國優秀博士學位論文獲得者,1人次獲得國家有突出貢獻的博士學位,3位成為長江學者獎勵計畫特聘教授,3人次獲得國家教委跨世紀人才獎勵基金, 2人次獲得全國青年科技獎,2人次獲得霍英東青年教師獎,1人次獲得中國青年科學家提名獎。此外,岑院士曾榮獲 “光華科技基金一等獎”、香港柏寧頓(中國)教育基金會第二屆孺子牛金球獎、何梁何利科學獎、2003年浙江省科學技術重大貢獻獎等榮譽稱號。
倪明江,1949年6月出生。本實驗室學術委員會副主任。先後任教研室主任、研究所副所長、能源工程系主任等職。現任浙江大學副校長,教育部科學技術委員會委員及工程技術一部學部委員等職。在教學上,開設工程數學、傳熱學、鍋爐原理等本科生課程和低污染燃燒技術、流化床燃燒過程等研究生課程。在科研方面,主要學科領域為動力工程及工程熱物理,研究方向為燃燒學,特別是在煤的燃燒理論與技術、生物質燃燒與氣化、廢棄物焚燒等方面取得較突出成績。先後獲得國家技術發明二等獎1項和國家教委科技進步二等獎3項,發表論文近200篇,出版譯著(合著)三本。獲得的榮譽獎主要有首屆中國青年科技獎、首屆霍英東基金會青年教師獎、有突出貢獻的中國博士學位獲得者,國家教委首批跨世紀優秀人才。曾任國家教委科技委工程熱物理學科組副組長、國家自然科學基金委工程熱物理與能源利用學科組成員,現任國家教委科技機電自控儀學部成員、浙江省工程熱物理學會副理事長、浙江省電機動力學會副理事長等職,國際燃燒學會會員。
駱仲泱,男,生於1962年5月。1990年畢業於浙江大學,獲博士學位,1994年晉升為浙江大學教授,1995年任博士生導師。國家傑出青年基金獲得者,國家973項目首席科學家,1999年被聘為長江學者獎勵計畫特聘教授。現任浙江大學機械與能源工程學院常務副院長,能源清潔利用國家重點實驗室主任、中國動力工程學會理事、教育部科技委委員。
獲政府特殊津貼以及“全國模範教師”榮譽稱號,國家“百千萬人才工程”第一、二層次人選、浙江省作出突出貢獻的科技工作者等十五項個人榮譽獎。擔任了《浙江大學學報工學版》副主編,《熱力發電》、《熱能動力工程》、《熱科學與技術》《化學工程》四個刊物的編委。
嚴建華,男,博士,1962年6月出生,浙江大學研究生院副院長、浙江大學副教務長、教授、博士生導師,“長江學者計畫”特聘教授,浙江省科協常委、浙江省工程熱物理學會常務理事、國家“百千萬人才工程”第一層次人選、國家教委跨世紀人才基金獲得者、浙江省“151”人才梯隊第一層次人選、浙江省中青年學科帶頭人。《科技通報》、《安全與環境工程》雜誌的編委。主要從事:燃燒學、廢棄物無害化能源化利用、燃燒診斷等方面的基礎理論和工程套用研究。 近年來,“博士研究生梯隊式培養機制”榮獲國家級教學成果二等獎和浙江省教學成果一等獎。共發表論文100餘篇,合作完成了一本高校教材二部專著的編寫工作,其中《鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術》先後獲能源部優秀教材一等獎及全國優秀教材獎。在科研成果方面,有六項通過技術鑑定,一項獲國家技術發明二等獎,二項獲國家教委科技進步二等獎,一項浙江省科技進步二等獎,一項浙江省科技進步三等獎,一項中國高校科技進步二等獎,作為共同發明人有專利8項。
樊建人,男,博士,教授,博士生導師,1957年7月出生,1984年畢業於奧地利維也納工業大學機械系獲博士學位。同年回國在浙江大學任教,“長江學者計畫”特聘教授。國家自然科學基金會學科評審組專家、國家傑出青年科學基金評審委員會委員,國際學術雜誌《Energy-An International Journal》副主編。主要從事多相流動理論和計算燃燒流體力學的研究工作,並在該領域的研究中取得了豐碩的成果。近年來主持參加了10多項國家級和省部級科研項目,研究成果榮獲國家教委科技進步一等獎、廣東省科技進步一等獎和國家科技進步三等獎各一項,合著專著3部,發表論文近百篇。在教學方面也取得了優異成績,先後榮獲國家級教學成果二等獎、浙江省教學成果一等獎、國家教委優秀學術專著獎和部級優秀教材二等獎。1995年榮獲首次國家傑出青年科學基金以及國家自然科學基金會優秀中青年人才專項基金,並被國家教委和人事部授予“作出突出貢獻的留學回國人員”,獲霍英東教育基金會高等院校青年教師獎(研究類)一等獎、第三屆中國青年科學家獎(技術科學提名獎)和浙江省青年科技金獎等多項榮譽獎勵。
機構管理
實驗室為“能源清潔利用國家重點實驗室”,實驗室領導非常重視實驗室的開放管理工作,認真貫徹落實教育部關於“在高等學校國家重點實驗室和教育部重點實驗室實行訪問學者制度的意見”、“高等學校國家重點實驗室和教育部重點實驗室訪問學者專項基金管理辦法”等檔案精神,搞好實驗室開放課題的先進性和開放質量,通過各種渠道想方設法自籌經費,提高開放課題的經費支持強度(平均為2.5萬元以上)。
實驗室訪問制度的具體措施有:
(1) 在選題上支持五優先,即前沿課題優先、跨學科課題優先、青年課題優先、具有重要套用前景的課題優先、國際開放課題優先。所有開放課題經過學術委員會批准,並在比例上嚴格遵循本室以外人員主持的課題占2/3的原則。
(2) 積極爭取國家重點實驗室開放基金與自籌經費克服開放經費不足的問題相結合。實驗室積極爭取開放基金的同時,大部分開放課題經費需自籌,開放課題與本室所承擔的課題相結合,這樣可以使二者相互促進。
(3) 通過國際國內合作擴大開放。本實驗室與許多國外機構建立了合作關係。
實驗室在總結幾年來開放課題管理經驗的基礎上,對開放課題管理進行了一系列改革,也取得了良好的效果。
(1) 對開放題的完成情況進行中期檢查,根據完成情況決定是否繼續予以支持。對完成的開放課題進行評價,把評價結果作為是否支持後續開放課題的依據之一。
(2) 對開放課題的成果除了發放一定數額的獎金外,還根據論文水平的高低給完成人員以經費資助。
(3) 對開放課題的申請從完全自由的申請模式向自由申請和組織申請兩種方法相結合的模式發展。
學科特色
工程熱物理學科(Engineering Thermophysics)(博士點)
該學科是我國高等學校在熱能工程領域的教學和研究基地之一。1981年,該學科經國務院批准為首批博士和碩士學位授予點,1988年,批准為國家首批重點學科點,1991年,動力機械與工程熱物理被批准建立國家博士後流動站,1996年,通過“211工程”評審,該學科成為國家“211工程”、“985工程”首批重點建設學科點。目前主要學科帶頭人為中國工程院院士岑可法教授,浙江大學副校長倪明江教授等。現有教學科研人員100餘人,其中院士1人,教授8人,研究員2人,博士生導師7人,副教授及高級工程師16人。在教工隊伍中,“長江獎勵計畫”特聘教授3名,中國青年科技獎2人,跨世紀人才3人,中國首批青年科學家提名獎1人。現有博士研究生120餘人,碩士研究生150餘人。
該學科以熱能工程研究所為技術依託,還建立了國家水煤漿工程技術研究中心、水煤漿燃燒研究所、浙江大學燃燒技術研究所和能源清潔利用國家重點實驗室。建有流化床燃燒與氣化研究室、廢棄物低污染焚燒研究室、煤粉燃燒研究室、燃燒測試與控制研究室、工程多相流研究室、燃料利用研究室等七個研究室和一個燃燒與教學實驗室。
近年來,本學科每年承擔科研項目約100項,包括國家自然科學基金,國家重大科技攻關,國家攀登計畫,國際合作等。2000、2001、2002年科研經費均超過3000萬元。獲得國家發明二等獎等國家級獎項22項,省部級獎項30餘項,擁有專利29項。
擁有實驗室面積3000餘平方米,擁有大型實驗台架29座,大型精密儀器30台,特別是近年來在211工程的資助下,增設了900餘萬元先進精密測試儀器。
研究生主幹課程:
燃燒理論與技術專論、高等多相流體力學、高等燃燒學、高等傳熱學、高等工程熱力學、現代熱物理研究方法與測試術、低污染燃燒理論與技術、大型電站鍋爐最佳化運行、發電設備的故障判斷、現代控制技術、計算機集散控制系統、燃燒流體力學、煤氣化理論及綜合利用技術、傳熱傳質的工程計算方法、餘熱利用基礎、太陽能利用技術、溶液熱力學。
主要研究方向:
燃燒學,多相流動及傳熱,燃燒過程有害氣體的排放和控制,廢棄物資源化利用,燃燒及多相流的測試與控制,鍋爐運行專家系統,煤水混合物流化床燃燒,循環流化床燃燒,廢棄物燃燒,汽氣聯產技術及燃燒過程基礎研究,煤及生物質的流態化燃燒和氣化以及高效熱換器的理論研究和工程開發研究,工程熱物理和能源工程領域的燃燒過程基礎研究,低污染燃燒技術廢棄物資源化焚燒及燃燒診斷,氣液兩相流動與強化傳熱,工程氣固多相流動理論及計算機輔助最佳化數值試驗研究,煤的燃燒理論與技術及其低污染燃燒技術等。 該學科點研究生工作負責人: 周俊虎教授
熱能工程學科(Thermopower Engineering)(博士點)
該學科於1981年被國務院學位委員會批准為碩士學位授予點,1998年熱能工程與電廠熱能動力兩碩士點經充實調整後被國務院學位委員會批准為博士學位授予點,並開始招收博士生。現有在編教學科研人員40餘人,其中教授7人(工程院院士1人),全國青年技術獲獎者1人,博士生導師3人,副教授及高級工程師8人,博士研究生20餘人,碩士研究生30餘人。
該學科依託浙江大學熱能工程研究所和能源系渦輪機、熱工測量與自動控制教研室。學科發展始於1956年成立的電廠熱能動力工程專業,經過40多年的努力,特別是近10年來,在中國工程院院士岑可法教授帶領和指導下,在電站與工業鍋爐高效低污染燃燒、流化床燃燒與氣化、電廠最佳化運行與故障診斷、熱工過程檢測與自動控制領域,取得了突出成績。尤其在煤水混合物流化床燃燒技術、計算機輔助最佳化數值試驗理論、高濃度有機廢液和污泥流化床焚燒技術、洗煤泥流化床燃燒技術、汽輪發電機組振動與平衡、電場線上監測與信息管理系統等方面獲得了處於國內或國外先進水平的成果,也為人才培養提供了良好條件。
近年來,取得較高水平的科研成果50餘項,獲國家級獎勵7項。目前本學科以熱能工程研究所為骨幹,每年從事國家、省部委、國際合作等科研項目30餘項,包括國家自然科學基金,國家重大基礎研究項目等。既有處於學科前沿的理論研究,又進行大量為生產服務的套用技術開發,發展態勢十分良好。
本學科教學、研究用房2750平方米,專職實驗人員9人,配備有水煤漿霧化實驗台、循環流化床汽-氣聯產裝置渦鏇燃燒實驗台、流化床焚燒實驗台、彩色攝相系統、熱天平、大型軸系振動試驗台、數據處理計算機系統等大型、先進的實驗設備20餘台套。
研究生主幹課程:
高等流體力學、高等傳熱學、高等工程熱力學、高等燃燒學、燃燒流體力學、燃燒理論與技術理論、現代控制理論、現代熱物理測試理論與技術、動力系統建模理論、電場計算機實時控制理論、電場故障診斷理論與方法、傳熱傳質的工程計算方法、第五染燃燒理論與技術、發電廠熱力過程仿真技術、大型氣輪機組最佳化運行、氣輪機變工況運行特性、 燃氣-蒸汽聯合循環、高等多相流體力學。
主要研究方向:
流化床燃燒,計算機輔助最佳化數值試驗(CAT),廢棄物焚燒處理,煤、劣質燃料及固體廢棄物能源化利用,電站鍋爐燃燒,污染控制及其診斷,熱工過程控制與自動控制,生物質綜合利用,多聯產技術及低污染燃燒技術,電站最佳化運行與故障診斷等。 該學科點研究生工作負責人: 周俊虎教授
熱能與動力工程專業:
該專業的前身為創建於1958年的內燃機專業。現建有國家首批“211工程”熱能與環境重點建設學科和國家工程研究中心,國家教育部潔淨燃燒開放研究實驗室。擁有動力工程和工程熱物理一級學科博士學位授予權,並涵蓋6個二級學科的博士點和碩士點,以及1個博士後科研流動站。著名的能源專家、中國工程院院士岑可法教授,倪明江教授是工程熱物理學科的主要帶頭人。該專業現有教授20餘人,副教授及高工40餘人,師資力量雄厚,教學設施先進。
下設兩個專業方向:
(1) 熱能動力與自動化專業方向
(2) 製冷設備與低溫技術(暖通與空調)專業方向
科學研究
能源與環境中國國民經濟發展的重大熱點問題,能源產業又是中國國民經濟發展中的支柱產業之一。 本實驗室所涉及的領域主要是能源、資源與環境。實驗室結合我國國民經濟建設所急需,以非常規燃料燃燒理論與高效低污染燃燒技術研究、工業、農業及城市廢棄物的能源化、資源化清潔利用、可再生能源潔淨利用、多相流及計算機輔助最佳化數值試驗的理論與套用、強化燃燒及傳熱傳質機理為主要研究方向。無論是在學科的科學意義還是在解決國民經濟發展所急需上都具有重大的意義。
近年來,實驗室共承擔國家重點基礎研究發展規劃項目-“863”項目14項,“973”二級課題項目9項,國家傑出青年基金項目4項,國家自然科學基金重點項目5項,國家高技術產業化示範項目2項,國家經貿委重點技術創新項目2項,國家自然科學基金49項,國家攻關計畫項目7項,博士點基金項目6項,國際合作項目19項,省部級重大重點項目18項,國家攀登計畫項目1項,浙江省自然科學基金10餘項,浙江省自然科學青年科技人才培養專項基金2項,與國內企事業單位橫向協作項目200餘項等,總計實到經費近2.0億元。
本實驗室根據自身的學術積累和研究特色,結合國民經濟和學科發展的需要,在學術委員會的指導下瞄準國際前沿,不斷調整研究方向、開拓新的研究領域。實驗室本著基礎研究和套用性研究並重的原則,力求在非常規燃料燃燒理論及燃燒技術的基礎研究中有較大創新,在國內保持領先地位,部分方向達到國際先進水平。同時根據我國國民經濟發展的需要,開展非常規燃料的資源化清潔利用的各類套用研究。從實驗室建立以來,實驗室緊緊抓住國際前沿發展,及時調整、更新本實驗室的研究方向。
研究方向
1、多相複雜反應系統中的理論模擬和數值試驗
基於計算機輔助最佳化數值試驗(CAT)的過程最佳化設計運行
多相複雜反應系統湍流運動的直接數值模擬
先進燃燒測量、診斷理論與方法
2、新能源及先進能源系統
生物質氣化及液化製取清潔燃料
生物質高效燃料
煤或生物質的制氫
3、低品位能源的高效清潔利用
廢棄物的燃燒、熱解、氣化等特性研究
基於環境友好的廢棄物高效能源化利用
餘熱綜合利用系統研究
低品位熱能驅動的吸收製冷理論與方法
4、能源利用過程中的污染物生成、遷移、測量與控制
能源利用過程中SOx、NOx、小顆粒和CO2污染物控制
能源利用過程中微量有毒有害無知生成和遷移規律
多種污染物同時脫除理論
5、化石燃料的高效清潔利用
煤的高效潔淨燃燒
煤的近零排放多聯產綜合利用的理論基礎
液體及氣體燃料的高效清潔利用
代表性研究成果
工程氣固兩相流動中若干關鍵基礎問題的研究 國家自然科學獎二等獎(2005)
由於影響氣固兩相流動的因素很複雜,它涉及到流體力學、熱力學、傳熱傳質學、燃燒學等許多相關的基礎學科,故迄今為止氣固兩相流動的內在規律,特別是氣固兩相湍流運動中氣相和顆粒相的相互作用等問題,仍遠未被人們所了解和認識。本學科較早就開展了能源清潔利用與高效轉化過程中兩相複雜反應系統的理論模擬及數值試驗研究工作。
本研究在多項國家自然科學基金項目的連續資助下,針對工程氣固兩相流動基礎研究中的一些關鍵性問題,即氣固兩相湍流中顆粒和氣體相互作用的機理和數學模型、氣固兩相流動邊界層中顆粒與壁面相互作用及傳熱的強化機理、流化床中氣固兩相流動特性和影響因素等進行了系統和深入的理論和數值模擬研究。在上述研究的基礎上,還對燃燒工程中爐內氣固兩相流動、燃燒、傳熱、污染物生成、積灰結渣,氣固兩相分離以及含灰氣流對換熱器管束衝擊磨損和防磨措施等套用基礎性問題作了深入的探討和研究,為工程實際問題的解決提供了重要的理論依據,一些研究成果已在工程中得到了套用。
調煤粉濃淡低NOx燃燒及低負荷穩燃技術――國家科學技術進步獎二等獎,2004
針對目前電廠鍋爐NOx排放高、煤種多變、電網峰谷差大,嚴重影響鍋爐安全經濟運行的重大問題,開發了鍋爐使用的多煤種及鍋爐低負荷不投油穩燃的可調煤粉濃淡低NOx燃燒及低負荷穩燃技術。其推廣套用,不僅節減了我國緊缺石油資源的消耗,而且有利於我國環境保護。
該技術具有穩燃能力強、調節手段多、噴口超溫自動報警、首次實現電動遙控、NOx污染物排放低等特點。採用的雙穩燃、雙調節、噴口壁溫報警及電動遙控技術在國內外屬首創。該項技術在提高鍋爐對煤種和負荷適應性方面採取的技術措施有創新,其核心技術獲得了兩項國家發明專利和實用新型專利,綜合性能處於國際先進水平。該項技術已在上海、浙江、北京等地70餘台鍋爐中得到實施套用,並與兩家鍋爐廠建立了長期合作關係,減少NOx排放達4萬噸/年,經濟效益約1億元/年,經濟效益和社會效益顯著。通過長期廣泛套用,表明該技術:改造後鍋爐在40~100%負荷範圍內脫油著火燃燒穩定,煤種和負荷適應性強;飛灰含碳量有所降低,鍋爐效率提高。NOx排放降低30%~50%,達到400mg/m3左右。
煤的最佳化配製、催化潔淨燃燒和產業化套用 國家科學技術進步獎二等獎,2001
在對催化燃燒的機理、高溫固硫特性、多相燃燒流體動力學、各種燃料的著火特性、煤中不同組分間的相互作用、高溫情況下污染物的形成及降解等科學問題進行深入研究的基礎上,開發了基於非線性最佳化原理、綜合運用人工智慧神經網路、模糊數學、混合變數最最佳化求解等現代數學方法的多元最佳化潔淨配煤專家系統。用神經網路非線性最佳化配煤模型與傳統線性規劃模型相比使配煤成本大為降低。該成果解決了長期困擾我國的煤種多變給鍋爐安全經濟運行帶來的一系列問題,同時,還解決了煤炭的高效清潔利用問題,為煤炭的綜合利用開闢了一條新途徑。國家鑑定意見認為“承擔單位首次提出了預混分層、預混噴粉等空間二段脫硫技術新思路,使層燃爐高溫脫硫技術取得突破性進展;用神經網路和非線性最佳化理論,開發的最佳化配煤專家系統已成功地在杭州煤場套用;承擔單位進行了大量細緻的基礎研究工作,取得了多項高水平的研究成果。該專題研究達到了國內領先、國際先進的水平。”
杭州市已建成潔淨最佳化配煤生產線,每年為浙江省各電廠配煤 800萬噸,新增產值為 1.5億,創利稅 1800萬元。
生活垃圾循環流化床清潔焚燒發電集成技術 國家科技進步二等獎(2006)
固體廢棄物(如城市生活垃圾)高效清潔處理不僅符合國家可持續發展和節能減排重大戰略要求,而且是能源環境領域所面臨的重大科學問題之一。2005年我國城市生活垃圾年產生量為1.56億噸,列世界第二位。由於中國城市生活垃圾是一個形狀、尺度和性質極其複雜的組分混合體,大大有別於常規化石燃料,原有經典的化石燃料熱解燃燒理論和經驗模型已難以簡單套用,處置技術套用缺乏有力的理論支撐。
基於以上認識,本研究以廢棄物無害化、能源化為宗旨,在國家自然科學基金項目(重點和面上)、國家重點基礎研究發展計畫項目、國家高技術研究發展計畫項目、國際合作項目等項目的支持下,對省市生活垃圾高效清潔熱處理過程中存在的若干重要科學問題進行深入研究,在複雜組分燃燒、持久性有機污染物生成與控制等方面取得了一系列創新性成果,形成了完整地具有完全自主智慧財產權的垃圾焚燒集成技術,並已套用在全國範圍的11座(25台焚燒爐)大中城市生活垃圾焚燒發電廠,實現了日處理垃圾7550噸,占國內已建成垃圾焚燒發電廠的20%以上。截至2007年,實現經濟效益超過20億元。
循環懸浮多級增濕半乾法煙氣淨化技術 浙江省科學技術獎一等獎(2006)
項目成果屬於電力能源領域,是一項具有完全自主智慧財產權的半乾法煙氣淨化新技術,可實現對電廠鍋爐煙氣中SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物的高效協同脫除。通過研究增濕水量、級數、含濕吸收劑乾燥時間與物理化學吸收反應強度間的內在規律,提出了多級增濕最佳化調控塔內吸收劑濕度技術;通過研究污染物的反應、遷移和控制機理以及氧化性、吸濕性添加劑對吸收劑物理化學吸收反應性能的影響規律,提出了具有吸濕性和增氧性的多組分高活性複合吸收劑,結合多級增濕實現系統協同脫除SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物;通過研究氣固流動、傳熱、分離和氣動回送特性及顆粒間碰撞、腐蝕規律,提出了新型多元組合集成系統,提高系統對鍋爐負荷和高硫煤的適應性,保證系統可靠、穩定運行。最終形成了適合我國國情的循環懸浮多級增濕半乾法煙氣淨化技術。鑑定一件認為“研究成果具有國際先進水平,其中部分技術達到國際領先水平”。
項目獲發明專利6項,先後獲中國專利優秀獎、國家重點新產品獎、國家火炬計畫項目、2008年國家重點環境保護實用技術(A類)等。研究成果已在國內浙江、山西、河北等十幾個省市200MW和135MW電廠及各種容量的熱電廠推廣了77套,近三年累計實現銷售契約額6.6978億元。
水煤漿代油清潔燃燒技術及產業化套用 浙江省科技進步一等獎(2007)
針對我國石油需求日益強勁增長,供需缺口不斷擴大的趨勢,尋求行之有效的清潔價廉的替代燃料,開發和套用清潔能源已勢在必行。因此,發展水煤漿燃料替代燃料油,是我國能源長期穩定發展的戰略和顯示選擇。水煤漿是一種新型的低污染代油燃料,它是有65%~75%煤粉,30%~35%的水和少量的添加劑混合而成。它可以像油一樣貯存、輸送和霧化燃燒。浙江大學在國內最早進行水煤漿代油燃燒技術研究,通過多年的基礎研究和技術開發,已形成了具有完全自主智慧財產權的水煤漿代油潔淨燃燒理論、技術及配套工藝。電站鍋爐燃燒效率和熱效率可達到99%和91%以上,工業鍋爐97%和85%以上。研究成果已在70餘台各種鍋爐和窯爐上大規模推廣套用,包括目前國際上最大的670t/h水煤漿鍋爐和最大的8t/h水煤漿噴嘴。國內大部分各種類型鍋爐首次套用都由浙江大學完成,許多技術指標或套用實例屬國際領先或首創,並且已經或正在向義大利、俄羅斯、日本、印尼、馬來西亞、泰國等國家輸出該技術成果,保持著國際領先水平。
煤水混合物異重床結團燃燒技術 國家技術發明獎二等獎1997
在對煤生產過程中產生的特殊廢棄物洗煤泥和其它煤水混合物進行大量機理研究的基礎上,解決了諸如不同形態物料的輸送、異比重形態高濃度複雜流態化系統、各種複雜組分的燃燒及氣化反應、污染物的複雜反應機理等科學問題,提出了具有自主智慧財產權的煤水混合物異重床結團燃燒技術。該技術的基本思想為結團燃燒和異比重流化床運行,即利用凝聚結團特性使0.5mm以下小粒煤泥形成幾十毫米煤泥大團塊在爐內充分燃燒達到高燃燒效率,以及使粒度差為幾十倍的煤泥大團塊和床料在床內均勻分布,保證運行穩定,在高效清潔焚燒和控制污染排放等方面達到國內領先和國際先進水平。
研究成果在國內洗煤泥燃燒發電方面已得到廣泛的套用,國內已投運的洗煤泥燃燒發電鍋爐均採用本技術發明。該研究成果在國際上產生了重要影響。本技術已通過不同方式向瑞士、美國、韓國等國家輸出。
大事記
實驗室非常重視並積極開展國內外合作研究、學術交流、人才培養等方面的工作,先後同美國、加拿大、墨西哥、法國、德國、英國、瑞士、瑞典、義大利、荷蘭、新加坡、日本、韓國、澳大利亞、紐西蘭、中國香港、中國台灣、印度等十幾個國家和地區的科研機構、大學和公司建立了良好的合作關係,取得了顯著的成果。
近年來,實驗室先後主辦和協辦國際會議8次,有100多位國外高水平學者來實驗室講學,並吸引了17位來自歐美的學生到實驗室短期進修,同時許多實驗室固定人員赴國外進修、講學和參加國際會議,並做大會特邀報告11次。與法國杜埃礦業大學、荷蘭DELFT技術大學、韓國PUSAN大學、法國國家科學套用研究院、美國NEBRASKA大學、德國DUISBURG大學等國外知名大學和研究機構合作培養研究生、學術交流和科研合作。
1.實驗室與法國杜埃礦業大學在基礎教育,在職培訓、科研長期合作協定。
2.1998年與德國Giessen大學簽訂了學術交流、科研合作和人才培養協定。
3.1999年與荷蘭Delft大學簽訂了學術交流和研究生聯合培養協定。
4.1999年與法國國家科研中心簽訂了學術交流、科研合作和人才培養協定。
5.1999年與韓國Pusan大學簽訂了學術交流合作協定。
6.2001年與法國國家科學套用研究院簽訂了學術交流和研究生聯合培養協定。
7.2001與美國Nebraska大學簽訂了學術交流和研究生聯合培養協定。
8.2002年與德國Duisburg大學簽訂了學術交流、科研合作和人才培養協定。
9.2002年與日本琦玉大學簽訂了學術交流、科研合作和人才培養協定。
2000~2005年度,承擔國際合作項目8項,研究經費約300萬美元,開展科研合作的已開發國家和機構:英國、美國、法國、瑞典、日本、韓國、泰國等。17位來自美國、法國、荷蘭、瑞士等國家的研究人員到實驗室開展實驗室開放課題的研究工作。
2000年以來,主要國際合作項目有:
生物質中熱值氣化技術示範及完善化(英國)
中國農村生物質氣化集中供氣技術(日本)
生物質流化床氣化(瑞典)
多相流動數值模擬及實驗研究(法國)
生物質熱化學轉化中鹼金屬相關問題的機理和試驗研究(瑞典)
燃煤鍋爐污染物排放特性評價(日本)
循環流化床鍋爐設計與指導(韓國)
水煤漿技術在泰國的推廣套用(泰國)
實驗室在科研工作中還積極與國內高校、研究機構合作,充分利用相關單位的研究人才、實驗設備資源的優勢,努力提高承擔重大科學研究任務的能力。在校內充分發揮浙江大學學科齊全的優勢,與數學、機械、農學、材料、化學、化工、環境等學科合作,成立大規模計算中心,合作承擔了國家“863”項目等。在校外與兄弟院校和重點實驗室合作申請國家重大項目,如與清華大學、華中科技大學、中國科技大學、中科院山西煤化所、煤科院等合作承擔了“973”、“863”項目。
實驗室還擴大開放度,歡迎國內外學則來實驗室開展合作研究,承擔實驗室開放課題。