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    1,生物质能利用技术方向

    生物质能是典型的低碳燃料。就能源利用对大气环境造成的影响而言,生物质能有两大基本特点:一是燃烧时获单位能量所产生的温室气体量, 只有化石能源的18左右;二是如从生物质能的全 生命过程(Life cycle,指从植物的种植到最终被焚烧) 来讲,生物质能的温室气体“投”、“产”平衡,是所 谓“碳中性”的。

    1)生物质能高效热化学转化利用方向

    研究工作主要集中在生物质能高效热化学转化利用方向。其中主要为生物质热解制取生物油技术、生物质高效清洁燃烧技术与生物质气化技术。

    a)生物质热解制取生物油技术:系统分析了生物质热解特性与热解产气性质。进行了快速热裂解制取生物油试验研究,揭示500℃左右存在最大产油率;开发一些非粮生物质如废油脂、地沟油、藻类等热解产油工艺与方法。在常规分子筛基础上,进行改性催化,获取高热值与高含烃的生物燃油,同时可选择性开发附加值高的化工产品。

    b)生物质高效清洁燃烧技术以及生物质耦合燃煤技术:分析生物质的燃烧特性与燃烧产物,选择配以流化床等高效清洁燃烧方式,优化燃烧工况最大化利用生物质热能,减少环境污染。同时开展高效反烧式生物质成型燃料锅炉设计与研究,通过对生物质成型燃料的燃烧特性进行了分析, 针对现有生物质成型燃料燃烧设备的不足设计基于反烧方式的新型生物质锅炉,进行相关锅炉性能试验。 另一方面开展生物质燃煤耦合技术的设计与开发推广,可以更加高效清洁地提高燃煤利用品味。

    c)生物质气化技术: 基于感应加热的生物质气化制氢技术研究:利用感应加热原理,设计并建立基于感应加热的流化床生物质气化制氢试验装置,从反应器内部为生物质气化过程提供热量,实现准确控温下的生物质气化制氢。生物质气化是依托课题组在煤气化方面的技术基础和优势发展起来的,已取得多项发明专利和国家、省市级课题。从80年代开始从事粉煤流化床技术的研究以来,先后获得2000年度江苏省科技进步一等奖,荣获科技部授予的流化床煤气化技术的技术依托单位称号,2006年建设部在城市燃气设计标准中将流化床水煤气化技术写入标准,并将流化床水煤气化炉确定为推广炉型(见GB500282006)??翁庀钅孔樘岢龅纳镏视朊汗财际蹩朔四壳吧镏势薪褂臀薹ń饩龅奈侍夂腿计戎档陀τ梅段д奈侍?,同时解决了生物质在流化床气化中产生的两个主要问题:低温运行产生的高焦油问题和高温运行产生的聚团 、失流问题。而这两个问题都集中在运行温度的选择上,且是相互耦合、制约的,很难同时解决,本方向课题组的研究为生物质气化的应用提供了先进的技术路线,在国内特色明显,居于领先。

    2)利用微藻生物质减排CO2-生产能源一体化研究

    主要开发大型户外微藻养殖光生物反应器,该反应器可以将二氧化碳生物减排的效率提高常规效率的三倍以上,并且能够在生活废水养殖条件下,有效地净化污水,得到较高的生物质生产率,而后收集的微藻可用于热化学转化,最终形成最佳效率的减排CO2-污水净化-生物能源一体化系统。

    2,太阳能利用方面

    (1) 高效太阳能光电光热综合利用系统

    大力发展清洁可再生能源是解决全球能源?;突肪澄廴疚侍獾挠行侄?,其中太阳能的开发和利用备受瞩目?;谔裟芄馄追制道砺?、聚光器跟踪控制设计方法,研究太阳能宽光谱利用的高效、高光强光电光热综合利用系统,运用光迹追踪原理、蒙特卡罗多目标优化方法,构建聚光分频型太阳能光电光热综合利用系统的电热耦合模型,揭示多股能流间的协同配合机理,实现太阳能综合利用效率最大化。

    2)聚光条件下直接吸收式太阳能光热高效转化利用

    围绕直接吸收式太阳能集热技术在中、高温太阳能热利用方面的关键性问题,设计开发新型可靠的混合型和核壳结构纳米流体,开展耦合不同材料激发不同波段的等离激元共振效应研究,构建入射光在纳米流体中多历程散射吸收模型,拓宽纳米流体强化吸收太阳辐射的波段范围,提升纳米流体光热转化和集热效率。

    3)太阳能光伏材料晶体生长

    熔体中的晶体生长是目前使用广泛的晶体生长方法,其过程耗时耗能,亟需优化。本研究方向重点开展直拉法单晶硅和定向凝固法多晶硅生长过程中的传热传质及氮化镓薄膜化学气相沉积传热传质过程数值模拟及优化研究。与国际顶尖晶体硅数值模拟软件CGSim生产商STR公司合作,与国内众多企业、高校和研究院建立了长期合作关系,包括常州天合光能、LDK、英利集团、辉煌硅能源、华盛天龙、山东大学、中科院上海硅酸盐研究院、中科院安徽光机所等等。

    4)分布式冷热电联供系统技术开发与应用

    针对工业应用领域的中低品位余热余压能源,研究中低品位能源利用的新型冷热电联供系统及利用模式;开展中低品位能源利用中的高效强化传热传质理论及方法;研究热力学不可逆性分布与投资成本间的约束关系及分布规律、不可逆热力学理论及热经济学理论、最优不可逆性在部件间的耦合匹配原则、热经济学理论在低品位余热余能利用上的应用。同时,研究工业过程能量梯级利用技术及系统、品位提升技术和乏气高效利用技术;开展低温余热发电系统优化及系统集成。

    3,工业过程节能方面

    1)荷电多相流

    以荷电多相流动为研究背景,深入探讨并获得液体的静电雾化机理,探索静电雾化模式与雷诺数、韦伯数、或者静电bond数之间的关系。同时以喷雾技术为依托,深入分析气体颗粒之间的相间作用、电场与流场之间的耦合作用,探讨和分析电场的脉动效应,并与脱硫脱硝及脱碳过程进行结合,建立和完善伴有吸收过程和化学反应的荷电多相湍流流动模型,并实现方程数值求解。在基础研究问题的同时,利用静电雾化实现液态燃料的静电雾化、开展静电雾化燃烧的研究;实现细颗粒物的聚并,降低PM2.5的排放;实现生物柴油等新能源产品静电雾化制备过程。

    2)湍流减阻

    系统研究流体机械内部复杂流动(高分子稀溶液、表面活性剂溶液、纤维溶液,在流体中加入具有或者小于湍流耗散尺度的细沙泥浆、细颗?;蛘呶⑿∑荩┒ρ侍?,探究湍流减阻及其与复杂流体中相关参数之间的关系规律。利用现代流动测量手段全面测量复杂流动流场和相关离散场的速度分布。研究复杂流体中相关参数在不同流动雷诺数及其他工况下对阻力系数、平均速度分布、湍流统计量,涡旋拟序结构等的改变规律,寻找最佳减阻效果的优化配置。同时,采用准谱方法直接数值模拟与实验结果进行对比分析,开展相关稳定性分析,建立复杂流动中湍流减阻的理论与数学模型,增加对湍流本质的认识。通过对比不同复杂流体中湍流减阻的现象和特征,发现统一的普适的规律,对复杂流动过程进行统筹和优化,知道减阻实现的途径,特别是在流体机械中的应用和开发。同时探讨湍流减阻中所随带的两相流和传热传质输运问题,并尝试采用非平衡热力学分析给出解释的可能,建立流动与输运间的类比、相似关系以及相应的理论和模型,探索控制和优化输运过程和热量、动量、质量的途径及其在实际问题中的应用。

    3)建筑节能

    基于国家建筑节能技术和节能产品研制领域的重大需求,依托高科技人才、技术团队和一流的科研、检测和试验条件,主要对建筑和工业领域的余热利用、新能源利用、能耗统计、能效监测、节能项目设计改造、能源合同管理等建筑节能技术,绿色中央空调、低能耗烘干、高效换热过程等建筑节能设备开展理论和技术开展研究。

    4)传热传质强化的理论和技术

    面向国家的重大战略需求、高新技术产业和科技发展前沿,围绕工程传热传质学和流体动力学的重要基础问题和关键核心技术,发挥团队优势、学科交叉优势,深入系统地开展工作,研究主要围绕以下方面展开:1)强化传热传质理论研究;2)制冷空调、热能工程、化工、电工电子领域内新型/先进强化传热方法技术研究;3)传热传质系统关键技术和大型工程研究应用;4)传热传质领域中先进材料研究与应用。

    4,燃烧污染控制方面

    鉴于我国当前对先进燃烧污染控制技术及装置的迫切需求和巨大的市场潜力,依托江苏大学动力工程及工程热物理﹑化学工程﹑环境工程等多学科交叉优势,围绕国家迫切需要解决的大气污染重大问题,瞄准国际大气污染控制科学技术理论发展前沿,致力于先进燃烧污染控制理论和技术的研究开发。燃烧污染控制研究团队主要致力于开展锅炉﹑窑炉﹑焚烧炉以及化工装置尾气中颗粒物﹑SO2NOx﹑重金属﹑VOCsCO2,以及燃料处理过程中相关污染物减排的研究与开发工作。主要研究内容为:燃烧烟气中多污染物协同控制技术及机理研究;自由基/光催化高级氧化脱除气相污染物;吸附/催化脱除烟气中的污染物;燃烧/燃料处理过程中的污染物脱除;二氧化碳捕获技术



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