研究目标

  • 高压富氧燃烧

    • 开展碳氢燃料的高温高压富氧燃烧实验,研究燃烧的详细反应机理与简化机理,极端条件下的高压富氧燃烧、湍流掺混、燃烧反应与辐射传热特性,研发用于先进空天推进的高性能发动机。

  • 燃料洁净燃烧
    • 开展煤粉与生物质等的低污染燃烧、低热值煤气催化及等离子体强化燃烧实验,研究氯与碱金属影响污染物生成特性、高效催化与等离子体强化燃烧机制,研发低污染排放的清洁燃烧技术。
  • 余热高效利用
    • 开展新型热力循环与强化传热的理论分析与实验,研究复杂冶金热源特性(间歇性、多尘性、爆炸性、腐蚀性、多源性等)对于余热利用的影响,研发冶金余热高效利用技术并推广应用。

     

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内容

工业余热利用技术进展

化石能源日趋紧张,二氧化碳减排压力日益增大,地热能、太阳能及工业余热等低品位热能的高效利用备受关注,余热利用成为各行业关注的焦点。力学所高效洁净燃烧与余热利用科研团队(以下简称科研团队)近几年在工业余热高效利用领域取得显著进展。

采用非常规工质的动力循环具有高效回收低品位余热的潜力,有机工质和CO2极具发展潜力。有机工质动力循环技术处于工程化推广阶段,科研团队在力学所怀柔实验基地建设了大型余热热源模拟系统及发电功率达数百千瓦的有机工质朗肯循环发电中试系统,目前已经完成系统组装及设备调试,该系统调试完成后将直接在企业实现有机工质循环发电技术的工程化。相对于有机工质,CO2造价更低,有利于降低余热利用成本,但CO2跨临界动力循环技术仍处于基础理论及实验研究阶段,科研团队建成了CO2跨临界动力循环实验平台,并实现了长时间稳定运行,实验平台稳定发电功率1kW以上。

钢铁行业广泛存在着低品位余热,科研团队近几年着眼于转炉烟气余热、电炉烟气余热、烧结矿显热等余热资源,做了大量工作。

(1)针对转炉余热,提出全干法烟气余热回收与发电系统,并研究了煤气爆燃的发生与控制;2013年7月建成国内首座转炉余热蒸汽拖动2.24MW除尘风机示范工程,截至目前,该示范工程已连续稳定运行近1年半。

(2)针对电炉烟气余热,与企业合作,在珠钢建成大型电炉烟气余热发电站。

(3)针对烧结矿显热回收中系统漏风问题,提出了均匀布风烟罩和炉式烧结矿冷却装置等技术措施,前者已在湘钢烧结线技术改造项目中取得成功,将系统发电功率从1.4MW提高至3MW,后者正在实施工程化。

近日,力学研究所召开了工业余热利用技术研讨会,吴承康院士、李家春院士、刘青泉研究员、赵伟研究员及相关科研人员出席了会议。力学研究所高温气体动力学国家重点实验室魏小林研究员做了题为“工业余热高效利用技术”的报告。

LHD、前沿科学处供稿

 

研究员

博士生导师

中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,高效洁净燃烧课题组

 

    课题组长:魏小林

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