能源清潔利用國家重點實驗室（浙江大學）研究領域

實驗室結合我國能源戰(zhàn)略與國民經濟建設需求，在能源與環(huán)境領域開展研究，以化石燃料的高效清潔利用，新能源及先進能源系統(tǒng)，低品位能源的高效清潔利用，能源利用過程中的污染物生成、遷移、測量及控制，復雜反應系統(tǒng)中的理論模擬及數值試驗等為主要研究方向，并已形成了鮮明的研究特色。

在上述研究方向上，承擔了一大批國家級及省部級項目、企事業(yè)合作項目和國際合作項目。從基礎研究、應用基礎研究和產業(yè)化示范再到商業(yè)化應用，研究開發(fā)了擁有自主知識產權的系列成果，曾獲國家自然科學獎二等獎1 項，國家技術發(fā)明二等獎2 項，國家科技進步二等獎4 項，省部級科技進步一等獎9項、二等獎8項。如水煤漿代油潔凈燃燒技術及產業(yè)化應用、電廠鍋爐多種污染物協(xié)同脫除半干法煙氣凈化技術、煤水混合物異重床結團燃燒技術、生活垃圾循環(huán)流化床清潔焚燒發(fā)電集成技術、可調煤粉濃淡低NOx燃燒及低負荷穩(wěn)燃技術、煤的優(yōu)化配置、催化潔凈燃燒及產業(yè)化應用、工程氣固兩相流動中若干關鍵基礎問題的研究等。另外提出了煤的熱、電、氣、焦油等多聯(lián)產方案，并研究開發(fā)了石煤、煤矸石綜合利用的灰渣提釩、制水泥等煤炭的分級利用技術；提出了需從含氧官能團定向變換角度解決生物油品位提升的思路，構建了完整的生物質熱化學轉化制取高品位液體燃料的技術路徑，主持負責了國家973項目；研究開發(fā)了生物質循環(huán)流化床直燃發(fā)電技術、醫(yī)療廢物和工業(yè)危險廢物焚燒處置技術；城市污水污泥和工業(yè)有毒有害污泥的干化焚燒綜合處置技術；大型電站鍋爐燃燒診斷的三維CCD掃描圖像溫度場重建、濃度場測量等理論與技術；建立了可調半導體激光器測量氣體成分、先進激光全息診斷的方法和系統(tǒng)；研究開發(fā)了電站鍋爐煤粉濃度電磁波法在線監(jiān)測技術等。

在探索和實踐高水平優(yōu)秀工學博士人才的培養(yǎng)方面，成功地組織和實踐了一條富有特色和成效的博士生導師團隊的創(chuàng)新之路，多年來的人才培養(yǎng)實踐形成了“五個一”的經驗：一個學術水平高、品德高尚、組織能力強的學術帶頭人；一個高質量、結構合理的博士生導師團隊；一批面向國家重大需求、瞄準學科前沿的高水平科研項目；一個良好的學術環(huán)境和氛圍；一批具有國際先進水平的實驗平臺。從而培養(yǎng)了一大批一流的創(chuàng)新人才，取得了一流的研究成果。實驗室擁有強大的教學及科學研究團隊，實驗室現(xiàn)有固定人員49人，其中院士1 人，教授23人，研究員2人，博導19人，副教授11 人。擁有國家杰出青年基金獲得者4人、國家“973”首席科學家1 人，中國青年科技獎2 人、中國青年科學家提名獎1人、國家批準有突出貢獻的中青年專家1 人、霍英東優(yōu)秀青年教師獎2 人、國家“百千萬人才工程” 5人、國家新（跨）世紀人才5人?！芭囵B(yǎng)高水平工學博士的新機制”、“瞄準能源學科前沿，構建一流導師群體，培養(yǎng)一流創(chuàng)新人才”和“結合國家重大需求，創(chuàng)建能源與環(huán)境復合型人才培養(yǎng)新體系”分別獲得1997 年、2005 年和2009年國家級教學成果二等獎。培養(yǎng)的博士中榮獲全國優(yōu)秀博士學位論文4篇，提名2 篇。

實驗室國際交流與合作十分活躍入，與能源與環(huán)境領域國際著名專家學者有深入的合作與交流，智力引進了包括歐美6 個院士和20余名教授組成的五個研究團隊。實驗室與國外著名的研究高校和世界500強企業(yè)成立了“浙江大學-瑞典皇家工學院清潔能源聯(lián)合研究中心”、“浙江大學-普林斯頓大學氫能聯(lián)合研究中心”、“浙江大學-利茲大學可持續(xù)能源國際研究中心”和“浙江大學-法國液化空氣集團富氧燃燒聯(lián)合實驗室”等聯(lián)合研究基地。近年來承擔了歐盟框架項目、中美合作協(xié)議項目、中意合作項目、中法先進研究計劃項目、中日綠色援華計劃等國際合作項目30 余項。主辦或承辦國際會議 21 次，任國際系列會議大會主席/聯(lián)合主席18次；國際會議大會特邀報告19 次。有力提升了實驗室的國際影響力和國際聲譽。

2019年3月，被科技部在2018年工程領域和材料領域國家重點實驗室評估結果為工程領域良好類實驗室。

====== 實驗室領導班子組成 ======

====== 第二屆實驗室學術委員會委員 ======

姓　名 性別 職　稱 專業(yè) 工作單位

黃其勵（主任委員） 男 院士、博導 動力工程 東北電力公司

倪明江（副主任委員） 男 常務副校長教授、博導 委員 浙江大學

岑可法 男 院士、博導 工程熱物理 浙江大學

包信和 男 研究員、博導 物理化學 中國科學院大連化物所

陳勇 男 研究員、博導 熱能工程 中國科學院廣州能源所

樊建人 男 特聘教授、博導 工程熱物理 浙江大學

郭烈錦 男 特聘教授、博導 動力工程 西安交通大學

郭慶祥 男 教授、博導 有機化學 中國科技大學

駱仲泱 男 特聘教授、博導 工程熱物理 浙江大學

王洋 男 研究員、博導 煤炭化學 中科院山西煤炭化學研究所

姚強 男 特聘教授、博導 熱能工程 清華大學

章明川 男 教授、博導 工程熱物理 上海交通大學

鄭楚光 男 教授、博導 動力工程 華中科技大學

====== 第二屆實驗室國際顧問委員會委員 ======

姓　名 性別 職稱、職務 專業(yè) 工作單位

Ronald K. Hanson 男 美國工程院院士 燃燒學 Stanford University

Fransson, Torsten Henry 男 瑞典皇家工程院院士 能源動力 瑞典皇家工學院

Tomas Kaberger 男 瑞典皇家工程院院士、瑞典能源署署長 可再生能源 Lund University

Nickolas J. Themelis 男 美國工程院院士 廢棄物能源 Columbia University

Lars Eric Marcus Aldén 男 瑞典皇家科學院、工程院院士 燃燒物理 Lund University

Dawid Y.S.Lou 男 教授、系主任 動力工程 美國Nebraska大學

Joachim Werther 男 教授、所長 多相流 Technical University Hamburg-Harburg

Robert E. Hall 男 空氣廢物管理處處長 污染物控制 美國環(huán)保署（EPA）

Alfons Georges Buekens 男 教授 污染物控制 Free University of Brussels

Benjamin Jurcik 男 Air Liquide R&D Scientific Director 化學工程 Air Liquide Laboratories

Choi Sangmin 男 教授、韓國燃燒學會主席 燃燒學 韓國高等工業(yè)科技大學(KAIST)

Gérard Grehan 男 教授、實驗室主任 光學物理 法國應用科學院魯昂分院

G. C. Dismukes 男 教授 氫能 美國普林斯頓大學

====== 第一屆實驗室學術委員會組成人員 ======

姓　名 性別 職　稱 學術委員會任職 工作單位

岑可法 男 院士、博導 主任 浙江大學

黃其勵 男 院士、博導 副主任 東北電力公司

鄭楚光 男 教授、博導 委員 華中科技大學

陳昌和 男 教授、博導 委員 清華大學

陳勇 男 研究員、博導 委員 中國科學院

郭烈錦 男 特聘教授、博導 委員 西安交通大學

章明川 男 教授、博導 委員 上海交通大學

陳義良 男 教授、博導 委員 中國科技大學

李大冀 男 教授、博導 委員 東南大學

王洋 男 研究員、博導 委員 中科院山西煤化所

于遵宏 男 教授、博導 委員 華東理工大學

倪明江 男 常務副校長教授、博導 委員 浙江大學

駱仲泱 男 特聘教授、博導 委員 浙江大學

嚴建華 男 特聘教授、博導 委員 浙江大學

樊建人 男 特聘教授、博導 委員 浙江大學

====== 第一屆實驗室學術委員會顧問組成 ======

姓　名 性別 職　稱 學術委員會任職 工作單位

P. Basu 男 教授、博導 顧問 加拿大新斯科舍工業(yè)大學

谷口博 男 教授、博導 顧問 日本北海道工業(yè)大學

向哲愚 男 博士 顧問 美國能源部

C.K.Lee 男 教授 顧問 加拿大國家煤與礦物資源研究所

Dawid Y.S.Lou 男 教授 顧問 美國機械工程師學會、Nebraska大學

J.R.Howard 男 教授 顧問 英國伯明翰大學

固定研究人員

岑可法院士 倪明江教授 駱仲泱教授 嚴建華教授 樊建人教授

高翔教授 池涌教授 周俊虎教授 施正倫研究員 周昊教授 方夢祥教授 周勁松教授 程樂鳴教授

王勤輝教授 陳光明教授 吳祖成教授 邱利民教授 金滔教授 劉建忠教授 蔣旭光教授 李曉東教授

馬增益教授 趙虹教授 楊家林研究員 黃鎮(zhèn)宇教授 王樹榮教授 王飛教授 甘智華副教授 王勤副教授

余春江副教授 周志軍副教授 程軍副教授 金余其副教授 王智化副教授 邱坤贊副教授 翁善勇副教授

蒲興國高工 谷月玲高工 鄭航高工 金軍高工 施正展工程師 陳玲紅工程師 楊衛(wèi)娟副教授 朱艷群助研

陳彤副研究員 陸勝勇副教授 羅坤副教授 黃群星副教授 成少安教授

◆　電廠鍋爐多種污染物協(xié)同脫除半干法煙氣凈化技術——國家技術發(fā)明獎二等獎（2008）

項目成果屬于電力能源領域，是一項具有完全自主知識產權的半干法煙氣凈化新技術，可實現(xiàn)對電廠鍋爐煙氣中 SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物的高效協(xié)同脫除。

通過研究增濕水量、級數、含濕吸收劑干燥時間與物理化學吸收反應強度間的內在規(guī)律，發(fā)明了多級增濕優(yōu)化調控塔內吸收劑濕度技術；通過研究污染物的反應、遷移和控制機理以及氧化性、吸濕性添加劑對吸收劑物理化學吸收反應性能的影響規(guī)律，發(fā)明了具有吸濕性和增氧性的多組分高活性復合吸收劑，結合多級增濕實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)同脫除SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物；通過研究氣固流動、傳熱、分離和氣動回送特性及顆粒間碰撞、磨蝕規(guī)律，發(fā)明了新型多元組合集成系統(tǒng)，提高系統(tǒng)對鍋爐負荷和高硫煤的適應性，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行。最終形成了具有完全自主知識產權，能達到“三高一多一少”效果（高脫硫率、高燃料和高負荷適應性、多種污染物脫除、少水節(jié)水）的電廠鍋爐多種污染物協(xié)同脫除半干法煙氣凈化技術。鑒定意見認為“研究成果具有國際先進水平，其中部分技術達到國際領先水平”。

項目獲發(fā)明專利 6 項，先后獲中國專利優(yōu)秀獎、浙江省科學技術獎一等獎、國家重點新產品獎、國家火炬計劃項目、2008 年國家重點環(huán)境保護實用技術（A類）等。研究成果已在浙江、福建、安徽、河南、河北、山西、天津、廣東、深圳、寧夏、昆明等十幾個省市的 200MW 和 135MW 電廠及各種容量的熱電廠上推廣應用 110 多套，是應用最廣的國產煙氣凈化技術之一，在國內外產生了重要影響。

◆　生活垃圾循環(huán)流化床清潔焚燒發(fā)電集成技術——國家科技進步二等獎（2006）

固體廢棄物（如城市生活垃圾）高效清潔處理不僅符合國家可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排重大戰(zhàn)略要求，而且是能源環(huán)境領域所面臨的重大科學問題之一。2005年我國城市生活垃圾年產生量為1.56億噸，列世界第二位。由于中國城市生活垃圾是一個形狀、尺度和性質極其復雜的組分混合體，大大有別于常規(guī)化石燃料，原有經典的化石燃料熱解燃燒理論和經驗模型已難以簡單應用，處置技術應用缺乏有力的理論支撐。

基于以上認識，本研究以廢棄物無害化、能源化為宗旨，在國家自然科學基金項目（重點和面上）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目、國家高技術研究發(fā)展計劃項目、國際合作項目等項目的支持下，對省市生活垃圾高效清潔熱處理過程中存在的若干重要科學問題進行深入研究，在復雜組分燃燒、持久性有機污染物生成與控制等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，形成了完整地具有完全自主知識產權的垃圾焚燒集成技術，并已應用在全國范圍的11座（25臺焚燒爐）大中城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠，實現(xiàn)了日處理垃圾7550噸，占國內已建成垃圾焚燒發(fā)電廠的20%以上。截至2007 年，實現(xiàn)經濟效益超過20億元。

◆　工程氣固兩相流動中若干關鍵基礎問題的研究——國家自然科學獎二等獎(2005)

由于影響氣固兩相流動的因素很復雜，它涉及到流體力學、熱力學、傳熱傳質學、燃燒學等許多相關的基礎學科，故迄今為止氣固兩相流動的內在規(guī)律，特別是氣固兩相湍流運動中氣相和顆粒相的相互作用等問題，仍遠未被人們所了解和認識。本學科較早就開展了能源清潔利用與高效轉化過程中兩相復雜反應系統(tǒng)的理論模擬及數值試驗研究工作。

本研究在多項國家自然科學基金項目的連續(xù)資助下，針對工程氣固兩相流動基礎研究中的一些關鍵性問題，即氣固兩相湍流中顆粒和氣體相互作用的機理和數學模型、氣固兩相流動邊界層中顆粒與壁面相互作用及傳熱的強化機理、流化床中氣固兩相流動特性和影響因素等進行了系統(tǒng)和深入的理論和數值模擬研究。

在上述研究的基礎上，還對燃燒工程中爐內氣固兩相流動、燃燒、傳熱、污染物生成、積灰結渣，氣固兩相分離以及含灰氣流對換熱器管束沖擊磨損和防磨措施等應用基礎性問題作了深入的探討和研究，為工程實際問題的解決提供了重要的理論依據,一些研究成果已在工程中得到了應用。

◆　可調煤粉濃淡低NOx燃燒及低負荷穩(wěn)燃技術――國家科學技術進步獎二等獎，2004

針對電廠鍋爐NOx排放高、煤種多變、電網峰谷差大，嚴重影響鍋爐安全經濟運行的重大問題，開發(fā)了鍋爐使用的多煤種及鍋爐低負荷不投油穩(wěn)燃的可調煤粉濃淡低NOx燃燒及低負荷穩(wěn)燃技術。其推廣應用，不僅節(jié)減了我國緊缺石油資源的消耗，而且有利于我國環(huán)境保護。

該技術具有穩(wěn)燃能力強、調節(jié)手段多、噴口超溫自動報警、首次實現(xiàn)電動遙控、NOx污染物排放低等特點。采用的雙穩(wěn)燃、雙調節(jié)、噴口壁溫報警及電動遙控技術在國內外屬首創(chuàng)。該項技術在提高鍋爐對煤種和負荷適應性方面采取的技術措施有創(chuàng)新，其核心技術獲得了兩項國家發(fā)明專利和實用新型專利，綜合性能處于國際先進水平。

該項技術已在上海、浙江、北京等地70余臺鍋爐中得到實施應用，并與兩家鍋爐廠建立了長期合作關系，減少NOx排放達4萬噸/年，經濟效益約1億元/年，經濟效益和社會效益顯著。通過長期廣泛應用，表明該技術：改造后鍋爐在40~100%負荷范圍內脫油著火燃燒穩(wěn)定，煤種和負荷適應性強；飛灰含碳量有所降低，鍋爐效率提高。NOx排放降低30%~50%，達到400mg/m3左右。

◆　煤的優(yōu)化配制、催化潔凈燃燒和產業(yè)化應用——國家科學技術進步獎二等獎，2001

在對催化燃燒的機理、高溫固硫特性、多相燃燒流體動力學、各種燃料的著火特性、煤中不同組分間的相互作用、高溫情況下污染物的形成及降解等科學問題進行深入研究的基礎上，開發(fā)了基于非線性優(yōu)化原理、綜合運用人工智能神經網絡、模糊數學、混合變量最優(yōu)化求解等現(xiàn)代數學方法的多元優(yōu)化潔凈配煤專家系統(tǒng)。用神經網絡非線性優(yōu)化配煤模型與傳統(tǒng)線性規(guī)劃模型相比使配煤成本大為降低。該成果解決了長期困擾我國的煤種多變給鍋爐安全經濟運行帶來的一系列問題，同時，還解決了煤炭的高效清潔利用問題，為煤炭的綜合利用開辟了一條新途徑。國家鑒定意見認為“承擔單位首次提出了預混分層、預混噴粉等空間二段脫硫技術新思路，使層燃爐高溫脫硫技術取得突破性進展；用神經網絡和非線性優(yōu)化理論，開發(fā)的優(yōu)化配煤專家系統(tǒng)已成功地在杭州煤場應用；承擔單位進行了大量細致的基礎研究工作，取得了多項高水平的研究成果。該專題研究達到了國內領先、國際先進的水平。”

杭州市已建成潔凈優(yōu)化配煤生產線，每年為浙江省各電廠配煤 800萬噸，新增產值為 1.5億，創(chuàng)利稅 1800萬元。

◆　循環(huán)懸浮多級增濕半干法煙氣凈化技術——浙江省科學技術獎一等獎（2006）

項目成果屬于電力能源領域，是一項具有完全自主知識產權的半干法煙氣凈化新技術，可實現(xiàn)對電廠鍋爐煙氣中SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物的高效協(xié)同脫除。

通過研究增濕水量、級數、含濕吸收劑干燥時間與物理化學吸收反應強度間的內在規(guī)律，提出了多級增濕優(yōu)化調控塔內吸收劑濕度技術；通過研究污染物的反應、遷移和控制機理以及氧化性、吸濕性添加劑對吸收劑物理化學吸收反應性能的影響規(guī)律，提出了具有吸濕性和增氧性的多組分高活性復合吸收劑，結合多級增濕實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)同脫除SO2、NOx、HCl、重金屬和有機物等多種污染物；通過研究氣固流動、傳熱、分離和氣動回送特性及顆粒間碰撞、腐蝕規(guī)律，提出了新型多元組合集成系統(tǒng)，提高系統(tǒng)對鍋爐負荷和高硫煤的適應性，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行。最終形成了適合我國國情的循環(huán)懸浮多級增濕半干法煙氣凈化技術。鑒定一件認為“研究成果具有國際先進水平，其中部分技術達到國際領先水平”。

項目獲發(fā)明專利6項，先后獲中國專利優(yōu)秀獎、國家重點新產品獎、國家火炬計劃項目、2008年國家重點環(huán)境保護實用技術（A類）等。研究成果已在國內浙江、山西、河北等十幾個省市200MW和135MW電廠及各種容量的熱電廠推廣了77套，近三年累計實現(xiàn)銷售合同額6.6978億元。

◆　水煤漿代油清潔燃燒技術及產業(yè)化應用——浙江省科技進步一等獎（2007）

針對我國石油需求日益強勁增長，供需缺口不斷擴大的趨勢，尋求行之有效的清潔價廉的替代燃料，開發(fā)和應用清潔能源已勢在必行。因此，發(fā)展水煤漿燃料替代燃料油，是我國能源長期穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略和顯示選擇。

水煤漿是一種新型的低污染代油燃料，它是有65%~75%煤粉，30%~35%的水和少量的添加劑混合而成。它可以像油一樣貯存、輸送和霧化燃燒。浙江大學在國內最早進行水煤漿代油燃燒技術研究，通過多年的基礎研究和技術開發(fā)，已形成了具有完全自主知識產權的水煤漿代油潔凈燃燒理論、技術及配套工藝。電站鍋爐燃燒效率和熱效率可達到99%和91%以上，工業(yè)鍋爐97%和85%以上。研究成果已在 70余臺各種鍋爐和窯爐上大規(guī)模推廣應用，包括國際上最大的670t/h水煤漿鍋爐和最大的8t/h水煤漿噴嘴。國內大部分各種類型鍋爐首次應用都由浙江大學完成，許多技術指標或應用實例屬國際領先或首創(chuàng)，并且已經或正在向意大利、俄羅斯、日本、印尼、馬來西亞、泰國等國家輸出該技術成果，保持著國際領先水平。

◆　煤水混合物異重床結團燃燒技術——國家技術發(fā)明獎二等獎1997

在對煤生產過程中產生的特殊廢棄物洗煤泥和其它煤水混合物進行大量機理研究的基礎上，解決了諸如不同形態(tài)物料的輸送、異比重形態(tài)高濃度復雜流態(tài)化系統(tǒng)、各種復雜組分的燃燒及氣化反應、污染物的復雜反應機理等科學問題，提出了具有自主知識產權的煤水混合物異重床結團燃燒技術。該技術的基本思想為結團燃燒和異比重流化床運行，即利用凝聚結團特性使0.5mm以下小粒煤泥形成幾十毫米煤泥大團塊在爐內充分燃燒達到高燃燒效率，以及使粒度差為幾十倍的煤泥大團塊和床料在床內均勻分布，保證運行穩(wěn)定，在高效清潔焚燒和控制污染排放等方面達到國內領先和國際先進水平。

研究成果在國內洗煤泥燃燒發(fā)電方面已得到廣泛的應用，國內已投運的洗煤泥燃燒發(fā)電鍋爐均采用本技術發(fā)明。該研究成果在國際上產生了重要影響。本技術已通過不同方式向瑞士、美國、韓國等國家輸出。2100433B

方向1、新能源工程

采用新的技術與手段，探索研究清潔能源與生物能源轉化與利用各個環(huán)節(jié)的理論、技術與經濟問題。

方向2、節(jié)能工程

綜合技術、經濟、法律和政策多方面的問題，對能源高效利用進行綜合研究。

方向3、能效政策

充分利用交叉學科優(yōu)勢，研究能源高效利用與清潔能源相關的政策、法律等。

方向4、能源信息管理

采用最新信息技術手段，定量監(jiān)測、模擬和研究能量利用和轉化過程等。

能源高效利用與清潔能源工程專業(yè)培養(yǎng)具備能源基礎理論和工程知識，能從事清潔能源、新能源工程、節(jié)能工程、能效政策、能源信息管理等領域的設計研究與管理的跨學科復合型高級技術人才。

能源高效利用與清潔能源工程專業(yè)2010年獲得深圳市發(fā)改委第三批新能源專項資金 （新能源學科扶持專項計劃）支持。