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【中国科学报】中国科学院能源动力研究中心:大海边上这抹“蓝”

文章来源:中国科学报 杨琪    发布时间:2015-04-20  【字号:      】

试验后科研人员合影

气化热态试验

重型燃气轮机全温高压全尺寸燃烧室试验台

  作为“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的交汇点,连云港的潜力巨大,在这个山、海、港、城相拥相依的地方,中国科学院能源动力研究中心的科研团队,面向国家能源动力发展重大需求、国际能源动力科技前沿和区域产业创新的需求,无数个不眠不休的日夜奋战着,主动作为,率先行动,攻坚克难,绘就科技创新驱动发展的梦想蓝图。

  最近,来自中国科学院能源动力研究中心(以下简称能源动力中心)的好消息不断:

  国家“973”计划青年科学家专题“燃气轮机高效清洁柔和燃烧机理及燃烧室基础研究”进展得到项目专家组的充分肯定;中国科学院重大科研装备研制项目“加压滴管炉系统研制”通过验收;国家“863”重大项目课题“中低热值燃料R0110燃气轮机燃烧室研制”通过技术验收;中低热值Qd128航机衍生燃气轮机在煤基油电联产示范工程中成功运行5660小时,技术经济效益获企业高度赞誉。

  这些成绩仅是能源动力中心工作清单上的一部分。在过去的6年中,由中国科学院、江苏省政府和连云港市政府共建的能源动力中心一期园区拔地而起,在此自主研发建成了我国迄今唯一的重型燃气轮机多燃料全温高压全尺寸燃烧室试验装置系统,开展了先导试验验证研究;自主研发建成了输运床加压热态试验装置并开展技术研发;输运床加压气化工程试验研究装置等大型科研平台正在调试,即将投入试验发展研究。今年初,十多位两机论证专家考察了中心基地,对中心自主研发建设的高效清洁低碳燃气轮机关键技术试验研究验证平台、取得的技术研发和应用发展成果及进展给予了高度赞赏,希望中心在国家燃气轮机重大科技基础设施和重大科技专项中承担重任。

  该中心研发任务为中国科学院工程热物理所“一三五”规划“三个重大突破”之“突破一”。“能源动力中心面向国家能源动力发展重大需求、国际能源动力科技前沿和区域产业创新需求,研发并掌握先进能源动力关键技术群,集成相关优势,形成解决方案。”中国科学院南京分院副院长、能源动力中心主任肖云汉日前在接受《中国科学报》采访时说,“中心肩负探索自主创新和产业化体制机制的使命,将建设成为集聚人才的平台和开展国内外合作的基地,不断增强自主创新能力,为能源动力科技发展和产业转型升级服务。”

  盐碱地上的“焦郁碌”

  能源动力中心园区内伫立着一座座“高大威猛”的实验楼和一套套复杂的装置,包括燃气轮机实验室、航改燃实验室、气化实验室、关键部件制造工艺实验室、测控分析楼、灵活气化工程试验研究平台、先进循环系统等。

  2009年3月,园区开工建设。“那时,这里还是大片大片的盐碱荒滩,视野可及荒无人烟,大家抛家舍业,感到焦急、郁闷,但更多的是不知疲倦的忙碌。后来,有人笑称我们是这片盐碱地上的‘焦郁碌’。”中心行政办公室主任谢智敏回忆道。

  任务难、时间紧、责任大……面对白花花的盐碱滩,肖云汉带领着一批优秀骨干历经无数个日日夜夜,规划园区、建造厂房、研制设备和系统,争取项目经费。

  能源动力中心既要面向国家重大需求、国际科技前沿,又要将能源科技的创新成果落地服务地方,还要克服能源领域科研周期长、投入大等困难,这些都要求科研工作者们 “听于无声”、“见于未萌”、知难而进,扎实干、日积累。

  因此,“面对经费不确定和缺乏,中心采取的办法是‘统一规划、分步实施、重点突破、滴水穿石’,边建设,边争取项目,同时边研发、边产出,保证建设和发展都不能耽误。”肖云汉说。

  具有国家战略高度的《江苏沿海地区发展规划》中明确提出:“支持江苏省与中国科学院在能源动力研究方面的合作,促进技术成果转化,建设清洁能源创新产业园。”清洁能源创新产业园规划由研发核心区、产业育成区、产业示范区三大功能区组成。

  科学装置拔地而起

  工欲善其事,必先利其器。对于能源动力中心而言,“利器”便是一套套自主研发的科学装置。今年初,在苏中国科学院院士咨询委员会一行和两机论证专家组一行先后考察调研能源动力研究中心时,专家们都高度赞赏了中心大型试验研究设备的自主研制。

  去年底,中国科学院条件保障与财务局组织专家在能源动力中心加压滴管炉系统现场对能源动力中心承担的重大科研装备研制项目“加压滴管炉系统研制”进行技术测试和验收。

  能源动力中心副主任徐祥告诉记者,加压滴管炉系统是模拟反应器实际气氛条件下进行反应动力学研究的主要工具,具有高温、高压、高升温速率的特点,通过微量给料(0.1~0.8克/分钟),获得炉内近似单颗粒(如煤炭)流动的状态,从而排除外扩散和颗粒之间的相互影响,获得基础反应动力学数据,揭示反应器内化学反应动力学特征,为反应器设计、操作和性能预报提供基础数据。

  专家组认为能源动力中心研制的加压滴管炉系统实现了加压下微量给料精确控制和高压炉体加热、密封、取样等关键技术突破,鉴于加压滴管炉的研制在国内属开创性工作,专家组建议给予后续支持,加大推广应用力度。

  重型燃气轮机多燃料全温高压全尺寸燃烧室试验研究系统则是研制国际少数寡头垄断、不转让的燃气轮机燃烧室技术的科研利器。该系统沿400米道路的两旁展开,气势非凡。在燃气轮机实验室内,一个试验台为中航黎明研制和试验验证中低热值燃料R0110燃气轮机燃烧室。今年初,国家科技部高技术中心组织有关专家在北京对国家“863”计划先进能源技术领域重大项目课题“中低热值燃料R0110燃气轮机研制及其在IGCC电站中的工程应用示范”进行了技术验收。能源动力中心圆满完成了中低热值燃料R0110燃气轮机燃烧室的研制工作,达到课题目标和考核指标,专家一致同意通过技术验收。

  能源动力中心副主任张哲巅表示,中低热值燃料R0110燃气轮机燃烧室的自主研制,完成了单元喷嘴设计及实验研究,多喷嘴燃烧室的设计、CFD分析、试验件设计制造、全温中压全尺寸试验等研究;完成了燃烧室制造工艺研制、燃烧室制造,并完成了全温高压全尺寸燃烧室试验验证和燃气轮机空载全速试车。

  “能源动力中心不少科学装置的研制,具有系统性、复杂性和创新性。大多周期较长、风险不小、难度和投入很大,国际竞争也相当激烈。这需要科研团队有坚定的意志、前瞻的精神、扎实的工作,自主研发研究平台,不断增强自主创新能力。”肖云汉说。

  研产“死亡之谷”的爱

  现在,能源动力中心正在研发的技术不胜枚举,比如粉煤加压密相输运床气化,煤气中温干法净化,内在碳捕集气化和煤直接制天然气技术,QD128、B级、E+级、F级系列燃气轮机低污染燃烧室技术,富氢/纯氧柔和燃烧技术,整体煤气化联合循环(IGCC)/联产系统优化集成设计,还有包括废弃物在内的生物质能源联产碳技术等。

  “研究成果不是发N篇论文和买点装备就了事了。”肖云汉带领团队,一直坚持科研成果要从实验室走出去,直到最后投入产业应用,服务国民经济。

  能源动力中心副主任赵丽凤告诉记者,继成功建成了我国首座IGCC、原料联产示范工程之后,中心以关键技术支撑成功实施了我国首座油电联产IGCC示范工程,正在实施联合循环燃料更新IGCC示范工程,并为IGCC联产新建工程、连云港清洁能源创新产业园示范工程—连云港国家石化基地新型公用工程岛等提供关键技术支撑。正在开发煤炭洗选—洗中煤及煤泥IGCC联产—煤灰高附加值利用联合系统,IGCC热电联供,分布式供能,柔和燃烧及PM2.5控制等关键技术和解决方案。这些都是国务院《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》中确定的重点创新领域和重点创新方向。

  “‘非知之难,行之惟难。非行之难,终之斯难’。我们将按照中科院‘率先行动’的要求,为高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施、重型燃气轮机国家重大专项做出新的贡献。我们坚持从基础研究到产业应用的创新价值链,对国家产业转型升级起到科技支撑作用。”肖云汉说。

  能源动力中心的创新努力得到了业界的认可。目前,国际国内60多家能源动力企业和科研单位是能源动力中心平台的用户、合作伙伴。

  能源动力领域科技从研发到应用,急需能源动力中心这样的平台,开展技术研发和工程研究,搭起跨越从实验室到产业化之间“死亡之谷”的桥梁。“能源动力中心的各类科研装置面向前沿,面向国民经济主战场,在政产研学的支持下,以科技创新的力量为国家创新驱动战略提供实实在在的支撑。”肖云汉说。

  这与《江苏沿海地区发展规划》中的规划严丝合缝。“通过实施创新驱动战略,未来,清洁能源创新产业园将形成‘基础研究、技术研发、育成示范、产业发展’的创新价值链,从而提升传统产业和培育壮大新兴能源产业。为此,我们心无旁骛,艰苦奋斗。”肖云汉说。

  连云港市市委书记杨省世表示,中科院能源动力研究中心是连云港市建设国家创新型试点城市的重要载体,其建设和发展将为连云港强化创新驱动、加快创新发展提供更加强有力的平台,连云港将进一步加大支持推进力度,全力做好各项工作。

  连云港市市长赵晓江表示,连云港全市将继续全力支持能源动力中心的建设和运行,在基础建设、综合配套等方面加大支持,在产业规划、资源集聚、创业孵化等方面优先安排,配合做好争取国家重大科技任务,加快打造清洁能源创新集群,推动清洁能源和能源装备战略性新兴产业快速发展。连云港作为“一带一路”的交汇点,希望借助能源动力中心这一平台,实现创新驱动,引领连云港市转型升级发展。

  (原载于《中国科学报》 2015-04-20 第5版 创新周刊)




(责任编辑:侯茜)

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