能源清洁利用国家重点实验室

依附于浙江大学的科研机构

浙江大学能源清洁利用国家重点实验室前身为1993 年成立的“洁净燃烧技术国家教委开放研究实验室”，2005年科技部批准建设， 2006年6月通过了国家科技部组织的验收，现学术委员会主任为中国工程院谢克昌院士，实验室主任为严建华教授。

实验室定位

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，以化石燃料的高效清洁利用，新能源及先进能源系统，低品位能源的高效清洁利用，能源利用过程中的污染物生成、迁移、测量及控制，复杂反应系统中的理论模拟及数值试验等为主要研究方向，并已形成了鲜明的研究特色。

研究方向

主要研究成果

在上述研究方向上，承担了一大批国家级及省部级项目、企事业合作项目和国际合作项目。从基础研究、应用基础研究和产业化示范再到商业化应用，研究开发了拥有自主知识产权的系列成果，曾获国家自然科学奖二等奖1 项，国家技术发明二等奖2 项，国家科技进步二等奖4 项，省部级科技进步一等奖9项、二等奖8项。如水煤浆代油洁净燃烧技术及产业化应用、电厂锅炉多种污染物协同脱除半干法烟气净化技术、煤水混合物异重床结团燃烧技术、生活垃圾循环流化床清洁焚烧发电集成技术、可调煤粉浓淡低NOx燃烧及低负荷稳燃技术、煤的优化配置、催化洁净燃烧及产业化应用、工程气固两相流动中若干关键基础问题的研究等。另外提出了煤的热、电、气、焦油等多联产方案，并研究开发了石煤、煤矸石综合利用的灰渣提钒、制水泥等煤炭的分级利用技术；提出了需从含氧官能团定向变换角度解决生物油品位提升的思路，构建了完整的生物质热化学转化制取高品位液体燃料的技术路径，主持负责了国家973项目；研究开发了生物质循环流化床直燃发电技术、医疗废物和工业危险废物焚烧处置技术；城市污水污泥和工业有毒有害污泥的干化焚烧综合处置技术；大型电站锅炉燃烧诊断的三维CCD扫描图像温度场重建、浓度场测量等理论与技术；建立了可调半导体激光器测量气体成分、先进激光全息诊断的方法和系统；研究开发了电站锅炉煤粉浓度电磁波法在线监测技术等。

研究队伍情况

实验室具有良好的学术风气和培养人才的措施，在培养学术接班人和中青年人才方面成绩卓然，已建立了一支老中青结合的学术梯队，具有一批在国际学术界有竞争力的年轻学术带头人。实验室现有固定人员152人，含教授66人，副教授30人，研究员28人，副研究员13人，教授级高级实验师1人，高级工程师/实验师4人，实验师/工程师4人。其中，中国工程院院士2人，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授8人、青年学者5人，国家杰出青年科学基金获得者9人、国家优秀青年科学基金获得者9人，国家自然科学基金委创新研究群体负责人1人，国家973项目首席科学家3人，国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才5人、青年拔尖人才4人，国家级青年人才项目10人，科技部“创新人才推进计划” 中青年科技创新领军人才5人，“百千万人才工程”入选者6人，教育部跨（新）世纪人才11人。获国家科技进步奖（创新团队），系能源领域首个创新团队奖。拥有国家级教学团队一个，教育部创新团队一个，浙江省重点创新团队3个。

开放与交流

实验室国际交流与合作十分活跃入，与能源与环境领域国际著名专家学者有深入的合作与交流，智力引进了包括欧美6 个院士和20余名教授组成的五个研究团队。实验室与国外著名的研究高校和世界500强企业成立了“浙江大学-瑞典皇家工学院清洁能源联合研究中心”、“浙江大学-普林斯顿大学氢能联合研究中心”、“浙江大学-利兹大学可持续能源国际研究中心”和“浙江大学-法国液化空气集团富氧燃烧联合实验室”等联合研究基地。近年来承担了欧盟框架项目、中美合作协议项目、中意合作项目、中法先进研究计划项目、中日绿色援华计划等国际合作项目30 余项。主办或承办国际会议 21 次，任国际系列会议大会主席/联合主席18次；国际会议大会特邀报告19 次。有力提升了实验室的国际影响力和国际声誉。

研究人员　

实验室领导班子

参考资料：

学术委员会

固定研究人员

见下表：

代表性研究成果

◆　电厂锅炉多种污染物协同脱除半干法烟气净化技术——国家技术发明奖二等奖（2008）

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，发明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，发明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、磨蚀规律，发明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。最终形成了具有完全自主知识产权，能达到“三高一多一少”效果（高脱硫率、高燃料和高负荷适应性、多种污染物脱除、少水节水）的电厂锅炉多种污染物协同脱除半干法烟气净化技术。鉴定意见认为“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、浙江省科学技术奖一等奖、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。研究成果已在浙江、福建、安徽、河南、河北、山西、天津、广东、深圳、宁夏、昆明等十几个省市的 200MW 和 135MW 电厂及各种容量的热电厂上推广应用 110 多套，是应用最广的国产烟气净化技术之一，在国内外产生了重要影响。

◆　生活垃圾循环流化床清洁焚烧发电集成技术——国家科技进步二等奖（2006）

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。

◆　工程气固两相流动中若干关键基础问题的研究——国家自然科学奖二等奖(2005)

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。

◆　可调煤粉浓淡低NOx燃烧及低负荷稳燃技术――国家科学技术进步奖二等奖，2004

针对电厂锅炉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。

◆　煤的优化配制、催化洁净燃烧和产业化应用——国家科学技术进步奖二等奖，2001

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。

◆　循环悬浮多级增湿半干法烟气净化技术——浙江省科学技术奖一等奖（2006）

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。

◆　水煤浆代油清洁燃烧技术及产业化应用——浙江省科技进步一等奖（2007）

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。

◆　煤水混合物异重床结团燃烧技术——国家技术发明奖二等奖1997

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。

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