实验基地

电站设备状态监测与控制教育部重点实验室

发布时间:2018-10-23 14:41:57

服务特色


实验室面向我国节能减排与能源环境可持续发展的重大需求,围绕大型火电和可再生能源发电安全、高效和清洁热功转换过程中的关键科学问题开展应用基础研究。立足动力工程、材料科学与工程和化学工程等多学科交叉,探索复杂能源动力系统能量及质量多尺度输运机理、多因素耦合特性及能耗时空分布规律,研究全方位状态监控与运行优化理论方法,为我国电力能源工业的健康发展提供科技支撑。 实验室有四个相互关联的研究方向:


1)燃烧状态检测与污染控制。可提供燃煤锅炉燃烧过程及中间产物和管道多相流的监测,燃煤锅炉烟气重金属污染物监测与控制。


2)高温金属材料特性与失效预防。可提供高温材料蠕变、疲劳、腐蚀、磨损失效机理分析;超超临界机组高温部件寿命评估和风险度评估;制备耐磨耐蚀表面涂层技术,提高电站寿命。


3)高效热功转换与过程节能。能源转换与利用系统的全工况热力学评价理论和集成机理;多尺度、多相和多场耦合热质传递与强化技术。


4电站运行状态监控。大型热力发电系统节能与余热深度利用关键技术与系统集成。 围绕上述方向,通过对检测方法、材料特性和过程机理的探索,研究设备运行状态及其发展变化规律,实现大型发电机组安全、高效和清洁运行目标。 实验室具有大型的精密检测设备,能提供材料特性的检测及分析服务,以及电力及相关行业的研发服务。


科研队伍和骨干专家


实验室固定研究人员30名、流动研究人员17名、实验技术人员3人,以富有创新力的中青年学术骨干为主,包括:国家杰出青年科学家2名,国家千人计划学者1名,国家百千万人才一、二层次人选3名,国家“973计划首席科学家2名;中科院百人计划学者3名,教育部新世纪优秀人才7名,长江学者特聘教授2名,万人计划首批杰出人才1名,国家优秀青年科学基金获得者1名。


科研成果


代表性成果1―“融合热物理信息的燃烧过程 测控技术提出了一种气固两相流测量方法,用于极低煤粉燃料输送的在线浓度-流量测量。通过引入旋流浓集装置,将气固两相流中的固体颗粒浓集在管壁区域,利用过程层析成像(ECT)可视化测量方法的敏感场分布特性,获得了较为准确的测量结果;研究了炉内管道泄漏声辐射的传播与定位机理,提出锅炉管道泄漏检测方法;研究了炉膛燃烧的辐射成像模型及火焰温度场可视化算法,探索炉内多相流体介质、化学动力反应以及非均匀温度场对声传播的影响规律,发现发射声场与炉内非均匀温度场相互耦合的关系,提出精确的炉内温度场重建算法,开发了炉膛燃烧温度场测量分析软件,为实现炉膛燃烧在线监测和控制提供理论基础。


代表性成果2――“超超临界锅炉管多因素耦合破坏机理及延寿技术依托电站设备状态监测与失效预防教育部创新团队开展跨学科研究,建立了超临界水环境氧化、高温磨损腐蚀及疲劳蠕变试验平台,为开展超超临界锅炉管失效机理研究提供了支撑条件;揭示了超临界水环境中锅炉管氧化层生长机理和溶解氧在不同汽水环境中的作用机制,提出了自主知识产权的电站给水处理方法;获得了系列锅炉管材料的蠕变疲劳数据,建立了超超临界锅炉管的多因素耦合寿命评估模型;开发了自主知识产权的电热爆炸超高速喷涂、等离子与激光熔覆法制备耐磨耐蚀熔覆层新技术和耐磨耐蚀新材料体系,并获得系列自主开发新材料的磨损、腐蚀特性数据。


代表性成果3――“大型火电空冷系统多尺度输运机理及过程节能从实验研究条件、多尺度数值计算模拟仿真和现场热力性能试验等不同角度,建立了迄今最为全面和完善的空冷系统性能研究环境,为开展适合我国北方自然环境条件的电站空冷技术研究提供了良好的支撑条件,完整揭示出大型火电空冷系统的性能特征和特性机理。开发了空冷单元空气流场的优化组织、空冷岛环境风场诱导强化技术和装置,提出风机群分区优化运行技术,解决了空冷技术受制于环境风场和极端气温不利影响带来的机组运行热效率偏低的核心难题。开发了空冷凝汽器用系列化新型高性能翅片管传热元件;提出具有自主知识产权、适合我国北方气象环境条件的新型间接空冷系统;结合我国国情,提出新的空冷凝汽器性能评价准则。显著提高了空冷选型和系统设计关键参数的优化水平,从源头上保障了空冷机组的优化设计和高效运行。


代表性成果4――“复杂能源动力系统能耗时空分布 与系统集成本项成果进一步发展了基于热力学第二定律的单耗分析理论,完成大型燃煤机组总能系统能耗空间分布、设备性能比较分析以及系统主要性能参数与系统煤耗的敏感度分析,从空间角度透彻分析了系统能耗分布情况。完成燃煤电站系统全工况能耗分析系统平台建模,建立基于机组全工况特性和数据挖掘的大型燃煤机组节能诊断与性能优化方法;研究并完成了大型燃煤电站尾部考虑CO2回收时的单元能耗特性及其与原电厂的系统集成与优化设计;首次提出了太阳能热与燃煤机组互补发电的思想,通过建模仿真对太阳能集热系统和辅助燃煤发电系统热力特性进行定量分析,并提出了不同容量机组与槽式太阳集热场一体化互补发电的概念性设计方案。