科研成果
概况介绍
获奖
论文
专著
专利
成果转化
科研机构
国家能源风电叶片研发(实验)中心
能源动力研究中心
轻型动力实验室
循环流化床实验室
分布式供能与可再生能源实验室
储能研发中心
传热传质研究中心
工业燃气轮机实验室
无人飞行器实验室(筹)
新技术实验室(筹)
 
您当前所在位置:首页>科研成果>概况介绍
概况介绍
发稿时间:2016-04-08        作者:    【字号:

工程热物理研究所主要从事能源、动力和环境等领域的研究,其中包括工程热力学、内流气动热力学、燃烧学和传热传质学等分支学科。研究所的科技发展战略是面对新世纪科技技术不断进步的挑战,发展工程热物理领域内的前沿、新兴与交叉学科,为国家能源、动力和环境领域内科学研究与技术研发提供支撑,为基础科学知识创新、国家战略目标需求和人类社会可持续发展做出贡献。 

2015年是全面完成“十二五”规划的收官之年,也是部署“十三五”规划的启动之年,研究所深入贯彻国家“深化科技体制改革、加快创新体系建设”精神,紧紧围绕中科院“率先行动计划,扎实推进“创新2020”和“一三五”规划,各项事业取得了丰硕成果。 

主要科研进展及成果  

1.先进轻型动力技术方向 

在小型航空发动机方面,5款涡喷、涡扇发动机研制进展顺利:750公斤推力涡扇发动机通过验收,被列入某部型谱计划;1000公斤推力涡扇发动机实现85%设计转速;60公斤推力涡喷发动机完成全部试飞试验,进入定型阶段;80公斤推力涡喷发动机配装模飞机首飞成功;140公斤推力涡喷发动机完成改进,解决了超温、震动和推力不足等问题。新型布局斜流离心组合压气机设计方法通过科技成果鉴定,专家评价“达到国际先进水平”,主要指标“国际领先”。 

在微小型燃气轮机方面,依托中科合肥微小型燃气轮机研究院有限责任公司推进技术研发,完成,整机试验台设计与加工,完成MW级燃气轮机关键部件的试验件设计和整机试车台建设,正在开展关键部件试验;预计于2016年完成燃机原理样机加工、集成和试验。完全自主设计的4MW级动力涡轮配装燃气发生器正进入整机装配阶段。 

在新原理发动机方面,初步完成了高超音速和高推重比两型发动机总体气动/结构设计,解决了发动机低速起动问题。核心部件新型压气机性能获得明显提升:级压比提高3%,效率提高6个百分点,喘振裕度提高50%。建设的国内首座双轴双涵对转压气机实验装置进入系统调试阶段。 

2.煤炭高效清洁利用方向 

在超临界CFB锅炉技术开发方面,落实了350MW超临界循环流化床锅炉的技术示范工程;完成了循环流化床超低排放技术在75t/h130t/h循环流化床锅炉上的验证;完成了水动力、低质量流速安全性、超临界实炉循环回路物料平衡、炉膛传热及热流密度、超临界锅炉冷渣器选型等关键技术和系统技术研发;形成了660MW超超临界循环流化床锅炉技术方案。建成了MW级全流程高氧气浓度带烟气再循环的CFB富氧燃烧中试装置,试验表明装置最高氧气浓度达到50%,烟气经压缩纯化后,液态CO2浓度达到97%SO2NOx浓度为零。 

在煤清洁高效转化关键技术方面,60000Nm3/h循环流化床煤气化炉在河北一次投运成功,并顺利通过168小时连续运行考核,这是目前我国投运的最大容量的常压循环流化床煤气化炉。25000Nm3/h40000Nm3/h循环流化床煤气化制清洁工业燃气技术成果通过省部级成果鉴定,并获得达到国际领先水平的评价。2015年,与企业合作开发的循环流化床煤气化技术产品取得14台订单。完成了40t/d气化灰渣和细粉灰CFB燃烧-高温蒸汽发生系统工业试验装置建设和热态调试,实现了工艺全流程贯通。在陕西神木建设的240t/d固体热载体煤低温热解中试装置实现满负荷稳定运行,为中试装置的性能测试考核以及完成满负荷连续稳定运行168小时的目标奠定了坚实基础。 

IGCC/联产系统及关键技术方面,持续开展加温加压下密相输运床气固流动研究,5TPD级热态装置试验压力达到0.8MPa(A)、温度达到1000℃,投煤量达到150kg/h,加煤稳定可控,获得了两种煤的气化试验结果。24TPD级中试装置完成单机调试、冷态联动试车、三查四定,开展了系统冷态试验研究,即将进行烘炉和投料试车。研发了1500万吨/年炼化基地公用工程IGCC联产方案。 

3.分布式供能与储能方向 

在分布式供能方面,揭示了燃料化学能释放、物质转换、热功/热冷/热化学转换等能量转换过程的梯级利用原理,提出了新型分布式能源系统及低碳能源系统,相关研究成果已被Nature子刊Nature Climate change接收。研发了百kW太阳能热化学发电、20kW发电/30kW制冷的动力余热功冷并供、20kW低温余热回收的第二类吸收式热泵等分布式供能关键技术;围绕石油集输、数据中心、独立岛屿等重要领域,拓展分布式能源的技术应用,开展冷热电联供典型性系统方案研究。国家能源局“分布式能源技术研发中心”系统研发平台完成建设,分布式冷热电联供系统北京市重点实验室通过考评,牵头完成的分布式能源系统节能率国家标准通过审定,将发布执行。 

在大规模储能方面,建立了先进压缩空气储能系统能量损失模型,揭示其内部能量转化与传递机理,并提出了系统优化方法;揭示了高负荷离心压缩机和向心透平内部能量损失及流动-传热耦合机理;揭示潜热型功能热流体、亚临界水等工质储热过程中自然对流流动-传热-储热特性及能量损失机理。全面开展了国家能源大规模物理储能技术研发中心的建设工作,完成11套功能齐全的物理储能系统实验与测试平台方案及关键部件的设计,包括宽负荷压缩机、高负荷膨胀机、转子动力学、高速动平衡、多温区蓄热蓄冷及储能系统等实验与测试平台,关键部件已经委托加工,部分已经完成加工。10MW先进压缩空气储能系统的关键部件基本完成委托加工,正在开展示范系统集成与建设施工,预计20166月完成系统建设与调试。1.5MW先进压缩空气储能系统初步实现产业化推广,已经同企业签订了21.5MW级工业应用储能电站建设合同,荣获了2015年度中科院科技成果转化奖。 

4.新能源及可再生能源方向 

在风能方面,研制的分段式风电叶片在中国船级社的见证下顺利完成了4个方向静力极限测试,达到预期目标,这是国内首个完成极限载荷测试的大型分段式风电叶片;提出了基于真空吸注的风电叶片气动测压管预埋工艺,解决了风电叶片外场运行中的测压问题。与天津滨海高新区签署战略合作协议,共同建设国家能源风电叶片研发实验中心和监测中心;“适合中国风资源特点的风电叶片设计技术”团队荣获2015年度中国科学院科技促进发展奖“科技贡献二等奖”。 

在太阳能方面,开展太阳能的理论作功能力和全光谱转化的基本原理研究;开展太阳能与燃煤互补发电、太阳能蒸气发生、太阳能热化学、光伏-光热高效综合利用技术研发,完成300kW槽式聚光广角跟踪太阳能集热场建设和调试运行,进一步完善了MW级光煤互补示范电站方案设计。 

5.传热传质技术方向 

在高强度换热方面,建成国内首座高温高压液态铅铋合金-氦气流动换热综合实验测试平台并投入运行;采用微槽群复合相变冷却技术成功研发出300W LED诱鱼灯,在西沙海域的远洋捕鱼测试中替代1000W金卤灯成功实现捕鱼作业,捕鱼量提高50%,船舶省油50%。目前已进入批量生产和销售阶段。 

在闭式高强度传热方面,建成1500℃热风洞模拟试验台,完成8叶片系统样件的试验验证,通过探索项目验收;完成燃机叶片闭式冷却系统的设计和实验件加工,正在建设热压转换传热可视化实验台和脉冲加热实验台。 

在低温余热利用方面,自主研发了国内首台异丙醇-丙酮-氢气化学热泵系统样机,技术指标达到国际先进水平,承担的973课题以优的成绩通过验收。 

在微纳尺度热物性研究、相变强化传热研究方面,完成微纳尺度热物性测量系统样机研制;在世界上首次实现了记忆合金微结构相变传热强化实验;研制出千瓦级蓄能式全相变热管理系统实验室样机。 

6. 工业燃气轮机方向 

完成具有完全自主知识产权的H级重型燃气轮机的初步设计方案,功率为375MW,效率为40.2%,为争取两机专项H级工程验证机研制相关任务奠定基础。参与完成中电联合重型燃气轮机技术有限公司组织的《重型燃气轮机重大专项可行性研究报告》编写。 

在燃烧室开发方面:863重大项目课题“中低热值燃料R0110燃气轮机研制”通过验收;F级中低热值燃料燃机燃烧室全温全压全尺寸试验件完成设计与加工,已运送到703所进行全温全压试验;应用于示范工程的航改型QD128燃气轮机燃烧室已累计运行8000多小时。 

完成燃气轮机高温透平叶片设计、加工和模化实验,即将进行高温试验验证,初步形成了F级透平叶片的设计研发能力。参与的国家自然科学基金重点项目“基于非定常升力的压气机转子/静子气动布局理论与实验研究”以评价为A通过中期检查。 

                                              (以上数据截止到2015年12月31日)