循环流化床实验室成立于1981年,面向能源环境领域的重大需求,辛勤耕耘40年,在固体燃料的高效清洁利用、综合节能减排方面,开展应用基础研究和高技术开发工作,提出原创技术理论、突破核心关键技术、完成技术集成和工程示范,为技术产业化应用提供强有力的支撑。循环流化床燃煤锅炉、循环流化床生物质直燃发电锅炉、循环流化床煤气化炉等科技成果成功实现产业化,达到国际领先/先进水平。曾荣获中国科学院杰出成就奖、中国科学院科技促进发展奖、国家能源科技进步二等奖、教育部科学技术进步一等奖、中国科学院科学技术进步一等奖等省部级奖项。
实验室完成的技术创新已申请超过300件国内外专利,授权超过150件,包括二十余件美国、日本、欧洲、印度、加拿大、澳大利亚授权专利。近十年来,实验室共发表论文500余篇,其中,SCI收录179篇,EI收录224篇。
■ 研究领域
面向国家能源、环境领域和“高碳能源低碳利用”重大需求,开展煤的高效清洁低碳燃烧和分质分级利用、燃煤锅炉深度灵活调峰、低碳工业流程、固废处置和综合节能减排等领域的应用基础研究、技术研发与工程化开发。
■ 研究方向
1.煤清洁高效燃烧:煤粉预热燃烧技术;煤、生物质等多种燃料的循环流化床锅炉技术;循环流化床富氧燃烧技术;燃煤污染物控制技术。
2.煤气化及热解:面向工业燃气、合成氨、焦化和现代煤化工的循环流化床煤气化技术;流化-熔融气化技术;生物质大规模清洁高效气化技术;煤炭深度分级分质利用技术。
3.燃煤锅炉调峰:电站领域和工业领域的煤粉锅炉和循环流化床锅炉快速、深度、灵活调峰技术。
4.固废处置与利用:大规模低成本的煤基工业固废处置及高值材料化利用技术。
5.工业低碳:冶金窑炉和水泥低碳高效生产及系统节能提效技术、工业低碳流程再造技术。
■ 人员组成
现有职工43人,其中正高级岗位人员9人,副高级岗位人员16人;在站博士后5人,在读研究生62人。
■ 2023年项目情况
2023年度在研包括国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(A类)等30项,新争取各类项目6项,其中包括国家重点研发计划项目和课题各1项、工信部高质量发展专项项目1项、院先导课题1项,以及企业委托项目3项。结题并通过验收项目5项、院先导专项项目课题3项,以及国家自然科学基金项目2项。
■ 2023年主要成果与工作进展燃煤发电调峰方面,完成煤粉预热改性深度灵活调峰关键技术开发和工业验证,支撑山东某大型工业园区自备电力调峰,园区光伏利用率从52%提高至78%,减碳和经济效益显著。突破四角切圆煤粉锅炉和循环流化床锅炉燃烧灵活调峰关键技术,经过MW级中试验证,并在170吨/时煤粉锅炉和240吨/时循环流化床锅炉上实现工业应用,最低稳燃负荷达到20%。完成300MW电站锅炉深度灵活调峰示范工程方案设计。
工业低碳技术方面,形成以热解/气化-燃烧为核心的碳基原料利用技术体系,为工业领域低碳发展提供了解决方案。提出基于反应解耦的煤粉流化床热解工艺方案,并建成千吨级中试平台;建成25万吨/年镍铁还原焙烧技术示范工程;完成2500吨/天水泥窑炉低碳高效燃烧技术示范工程设计方案并开工建设。煤炭气电联产综合利用系统经第三方测评,能源综合利用率达到83.11%。
煤气化及热解方面,煤气化制合成气技术经中国石油和化学工业联合会鉴定,“在高碱性煤气化方面达到国际领先水平”;提出基于固相活化+非催化热还原CO2新思路,中试CO2热还原利用率达到11.4%;开发生物质分级气化制合成气技术,正在推进技术示范。
固废处置与利用方面,突破气流床气化灰渣残炭高效焚烧关键技术,完成千吨级气流床气化灰渣碳燃烧利用中试验证并通过第三方测试,即将建成49万吨/年气化灰渣碳燃烧利用示范工程;针对气化灰渣熔融处置需求,开发了适配流化熔融高值化技术的关键部件,完成千吨/年中试验证,并建成首台10万吨/年流化熔融示范工程。
新技术研发方面,煤炭近零排放技术和CO2利用技术获得突破性进展。打通煤炭纯化-燃烧工艺流程,在首台100kW等级系统上实现高效低氮排放,NOx原始排放达40mg/m3,燃烧效率>99.5%;CO2非催化热还原制CO技术完成1500吨/年中试验证,CO2利用率达到39%。
本年度共发表学术论文64篇,其中52篇被SCI收录,8篇被EI收录;申请发明专利22件,获得授权35件,其中核心/重要专利授权5件;注册商标1项。荣获发明创业特等奖一项,2项科技成果经鉴定达到国际领先水平。
主 任:朱治平 副主任:任强强 黄粲然