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清华大学山西院:打造国际一流的清洁能源研究院
发布时间:2019-10-02 19:33

清华大学山西清洁能源研究院办公楼外貌

用于河南金大地公司的三台晋华炉3.0

清华大学山西清洁能源研究院展厅

  清华大学山西清洁能源研究院位于山西转型综合改革示范区科技创新城。是由清华大学独立举办,山西省人民政府支持设立和建设,从事科研相关活动和成果转化的事业单位。清华大学与山西省政府于2015年7月29日签署关于共建清华大学山西清洁能源研究院的合作协议,同年12月完成注册。

  该研究院发挥清华大学学科优势,结合山西省资源和产业优势,加强与山西省高校、科研单位、企业的合作,促进学科发展及科技成果转化,汇聚国内外高端人才,推动行业科技进步和山西省区域经济发展。借助清华大学能源与动力工程系,打造煤基科技及低碳创新平台,建设清华大学“学术主导型”派出研究院。

  该研究院通过产业化技术应用,推广一批成熟技术,实现研究院的“自我造血”,创造价值,提升行业影响力;通过中试技术的开发,示范一批关键技术,加快科研成果的产业化过程,为行业转型提供解决方案;通过培养技术的开发,培育一批前沿技术,形成创新性成果,为行业解决共性问题。该研究院的成立是学科发展的自然延伸,搭建基础科研与应用的桥梁,强化学科重大成果转化,提升学科在整个行业影响力,将建设成为“政、产、学、研、用、金、介”七位一体的研究院,打造国际一流的清洁能源研究院。

  源于清华 创造校省合作典范

  为了构建和谐煤电关系,加快建设国家综合能源基地,大力推动黑色煤炭绿色发展、高碳资源低碳发展,山西省政府提出了加快经济结构调整的战略,规划了山西科技创新城的建设,旨在打造煤基科技及低碳创新高地。

  2014年7月14日,山西省人民政府办公厅致函清华大学:我省诚挚邀请贵校在山西科技创新城派驻研发机构,共建清华大学山西清洁能源研究院,实现资源共享、优势互补、共同发展。我省将在项目、建设等方面提供充分的支持和保障。

  2015年4月28日清华大学党委书记陈旭与时任山西省委书记王儒林、省长李小鹏就推进省校合作交换意见。山西省委、省政府希望以此次会谈为契机,推动山西与清华大学的合作迈上新的水平,特别是希望清华大学把山西作为人才输送的重点地区,鼓励更多的毕业生到山西工作;积极支持山西打造创新平台,帮助山西加快科技创新城建设,围绕煤炭的清洁高效低碳安全利用,促进科技研发与经济发展的深度融合;加强高端人才培养培训合作,为山西提供重要的人才、技术支撑。

  2015年7月29日清华大学校长邱勇与时任山西省委书记王儒林、省长李小鹏出席清华大学山西研究院签约仪式。通过共建清洁能源研究院,充分发挥清华大学学科、技术、人才优势与山西资源、产业、政策优势,实现优势互补、互利共赢;把研究院建设成清华与地方合作的样板、煤炭清洁利用技术创新的样板、清洁能源研究院建设的世界样板。

  2016年4月1日,由清华大学和山西省联合研发的晋华炉3.0,在阳煤丰喜一次投运成功,该气化炉每小时可以副产蒸汽30吨,年可创造效益3000万元以上。该技术成功投运,实现了两个全球第一,首次将“水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器”进行了组合,并成功实现工业化。全球首次将原气化炉(水煤浆+耐火砖+激冷流程)通过改造而非新建直接升级为更高效、可靠的联产炉(水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程)。

  2016年4月28日,清华大学校长邱勇与时任山西省委书记王儒林、省长李小鹏出席山西省人民政府与清华大学的《战略合作协议》签约仪式。全面落实省校战略合作协议,全力推动清华大学山西清洁能源研究院建设。

  2017年12月25日,晋华炉3.0通过石化联合会科技成果鉴定,鉴定结果国际领先。

  2019年5月9日,河南金大地化工有限责任公司宣布,5月8日,在该公司新建合成氨装置上,两台晋华炉3.0合成氨日产量达到1800吨以上,实现100%达产。

  2019年8月30日,位于山西转型综合改革示范区科技创新城的清华大学山西清洁能源研究院建成。

  2019年9月24日,山西省科技厅党委书记张新伟在向社会发布山西能源革命综合改革试点15项重大举措时表示,晋华炉是山西大力实施关键核心技术研发攻关,具有国内领先水平的重大科技成果。

  截至目前,本项目开发的技术入选国家发改委第二批《国家重点节能技术推广目录》,工信部《氮肥行业清洁生产技术推行方案》,“十三五”期间氮肥、甲醇行业推广的节能减排先进适用技术。项目成果入选中国煤炭科技、煤化工和石化行业“十大新闻”,连续两年入选石化行业“十大国之重器”,阳煤和清华获批联合成立煤气化技术与装备国家地方联合工程研究中心。

  本项目成果获教育部技术发明一等奖,煤炭工业协会2018年唯一特等奖,氮肥工业协会2017年唯一特等奖,石化工业协会一等奖,日内瓦国际发明展金奖,已获授权专利70项,发表论文59篇。通过PCT方式(国际专利流程)已获美国、日本、欧盟等12个国家和地区的发明授权,吸引了全球潜在客户参观和洽谈合作,晋华炉已出口,首次实现了我国自主煤气化技术在海外的商业应用。晋华炉已进行了产业化推广应用,应用于28家企业,签订气化炉61台套,投运19台套,成为清华大学和山西省校省合作的典范。

  扎根山西 十一个研发平台服务全国

  该研究院主要从事清洁能源、煤基低碳及大数据、高端装备制造、新能源、新材料、节能环保、生物医药、新一代信息技术、新能源汽车、现代煤化工等战略性新兴产业的战略规划和咨询、技术研发与应用、科技成果转化、科技企业孵化及引进,举办高层次科技和人才交流活动,检测认证服务等相关工作。

  现有煤炭清洁转化中心、中温气体净化研究中心、燃烧技术与设备研究中心、清洁供能与非常规能源研究中心、工业锅炉污染排放控制技术研究中心、盐碱地生态修复中心、多功能低温脱硝催化剂研发中心、智慧能源系统研究中心、生物质清洁利用研究中心、多功能分布式能源研究中心和工业互联网研发中心11个研究平台,扎根山西,服务全国。

  煤炭清洁转化研究中心由张建胜教授带队,主要从事气化炉的研究和应用,开发和设计;历经近20年的自主研发和联合攻关,针对我国能源形势对煤气化的重大战略需求,攻克了水煤浆气化的煤种适应性、系统效率、气化效率等方面的难题,形成水煤浆水冷壁气化炉系列技术。该技术实施产业化推广应用,推动了我国煤化工产业升级和煤气化装备技术进步。团队研究方向围绕煤炭清洁高效利用、有机废弃物的气化利用、氢能研究与利用。该团队的晋华炉项目历经17年自主研发历程,通过研发团队不懈钻研,总体技术已达到国际领先水平,拥有自主知识产权,经济及社会效益显著。晋华炉项目辐射海内外多家企业,首次实现了我国自主煤气化在海外的商业化应用,获得了美国、加拿大、日本、澳大利亚、韩国等12个国家的PCT发明授权,为煤炭清洁、环保、高效利用提供了中国方案,在海内外颇具影响力。

  中温气体净化研究中心旨在推动能源新型装备产业在山西转型综改示范区落地发展,促进山西省行业绿色低碳发展,为实现全国能源革命排头兵的目标打下坚实的实践基础。中温气体净化研究中心成立由清华大学能源与动力工程系清洁能源转化与利用课题组、北京北大先锋科技有限公司及山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司按照山西省科技重大专项MH2015-06要求联合组建。

  燃烧技术与设备研究中心由吕俊复教授带队,主要研究方向为循环流化床超低排放技术研究与应用、准东煤燃烧技术研究与应用、燃气锅炉超低排放技术研究与应用。研究内容包括超低排放循环流化床燃烧技术、100%燃用准东煤燃烧技术、超低氮氧化物气体燃料燃烧技术。

  清洁供能与非常规能源研究中心多年来围绕多孔介质中流动与热质传递,超临界压力流体流动与换热,微/纳尺度热传递与界面现象,高温、高热流密度部件热防护,地下能源资源开发与空间利用,可再生与低品位能源利用等领域的关键基础科学问题开展了广泛深入的研究工作,取得了丰富的研究成果,积累了大量研究经验。

  工业锅炉污染排放控制技术研究中心由由长福教授带队,主要研究方向为高效低费用烟气净化技术、工业锅炉节能技术固废资源化利用、重金属污染土壤修复、可再生能源开发(生物质、太阳能)。

  盐碱地生态修复中心致力于开展盐碱地修复及改良剂研发,利用优质的高校研究平台,整合资源,积极研发新型盐碱地改良剂,打造专业化、规模化的盐碱地改良和农业全产业链管理平台。研究领域包括土壤改良、环境和能源,重点开展利用燃煤烟气脱硫废弃物改良盐碱土壤和利用改良土壤固碳的相关研究。

  多功能低温脱硝催化剂研发中心通过十几年的研发工作,开发了碱式铁基硫酸盐为主的新型选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,并通过示范工程项目验证了此催化剂的脱硝效果,积累了大量的研究经验和实际运行数据。该团队人员具有高学历和专业背景,积累了丰富的现场工作经验,多次参加并完成国家973、863、北京市重大课题等研究项目,在各大国内外顶级学术期刊及会议上先后发表29篇学术论文,并拥有20项自主专利。

  智慧能源系统研究中心主要研究方向为能源系统分析及能源战略、能源动力系统建模及分析、火电机组热力性能监测与优化、先进热工测量技术。主要研究成果有快速原位煤质分析技术、机组性能监测及运行优化、火电机组自抗扰控制(ADRC)技术。

  生物质清洁利用研究中心依托清华大学建筑节能研究中心、建筑节能与建筑环境国家基金委创新群体等平台作为支撑,承担国家科技计划支撑项目、国际合作项目、国家自然科学基金重点项目等100多项,主编/参编专著18部,已授权专利50余项,牵头主编和参编国家标准、行业标准和指南共5部,发表国内外著名期刊论文300余篇(SCI/EI论文200余篇),成为国家“十三五”重点专项(村镇低成本清洁能源供暖及蓄热技术研究)课题负责单位。

  多功能分布式能源研究中心是响应国家能源改革号召,立足山西省综合改革能源转型之形势需要,由北京华业阳光新能源有限公司代表启迪清洁能源集团和研究院联合成立能源清洁化使用和清洁能源高效利用的研究中心。中心的发展目标是成为能源环保综合性研究中心,既满足地方需求,又兼具国际化视野。该中心基于张建胜教授团队的多项多能互补专利技术和软件著作权等技术成果上成立,后续将逐步增加能源开发、存储、高效利用和环境保护等研发力量,形成以能源技术为主,环境技术为辅的能源环境研究中心,服务山西能源转型需求,引领国际能源之趋势。

  工业互联网研究中心坚持产学研用协同的一体化创新发展模式,致力于研究与实现安全、可信、易用,并且能够高效互联互通的工业互联网基础设施,通过设备数字化和流程标准化等技术手段,推动信息化、数据化、智能化在企业的价值落地,促进生产制造型企业的持续转型升级。

  走向世界 建设有影响力的品牌研究院

  清华大学山西清洁能源研究院的科研项目纵横交错,将扎根山西、服务全国、走向世界,打造国际一流的清洁能源研究院。

  纵向项目:一是气化炉高温合成气热量回收技术研究及工程示范。二是低能耗中温变压吸附H2/CO2分离与净化关键技术与装备开发。三是燃煤机组第三代低能耗紧凑型燃烧后CO2捕集工程示范。四是气化炉高温合成气对流式热回收技术研究及工程示范。五是废锅-激冷型高效节能的水煤浆气化关键技术研究。六是废锅-激冷型水煤浆气化工艺优化及能效分析。七是弃风电力制氢能源互联网的研究与示范。八是活性炭水滑石复合吸附剂中温CO2吸附机理及传热传质特性。

  横向项目:一是万禾SWZN-2000型生物质气化炉性能试验及优化技术开发。二是日处理煤1000吨级废锅流程粉煤气化技术开发。三是从流量级燃料到气化的化学生产一体化工艺的开发。四是高温高含固条件下温度在线测量关键技术开发。五是山西省能源生产和利用设施智能化改造实施意见。六是新形势下山西煤化工发展路径战略研究—山西省煤化工高质量发展产业链及空间布局研究。

  2019年5月,习近平总书记主持召开中央全面深化改革委员会第八次会议并发表重要讲话,会议审议通过了《关于在山西开展能源革命综合改革试点的意见》,会议强调推动能源生产和消费革命是保障能源安全、促进人与自然和谐共生的治本之策。山西要通过综合改革试点,努力在提高能源供给体系质量效益、构建清洁低碳用能模式、推进能源科技创新、深化能源体制改革、扩大能源对外合作等方面取得突破,争当全国能源革命排头兵。根据新形势新要求,清华大学山西清洁能源研究院围绕重点研发领域组建高层次人才团队,布局优势创新资源,落实成果转化激励政策,探索成果转化和产学研合作新机制新模式、支持山西创新创业发展,把山西清洁能源研究院建设成为清华大学与山西省全面合作的平台基地,为山西战略性新兴产业发展提供创新支撑。

  山西省委、省政府积极打造创新平台,加快科技创新城建设,围绕煤炭的清洁高效低碳安全利用,促进科技研发与经济发展的深度融合;加强高端人才培养培训合作。清华大学山西清洁能源研究院将瞄准新一轮科技革命,大力推动煤炭科技革命,促进科技研发与经济发展的深度融合,为山西提供重要的人才、技术支撑。清华大学山西清洁能源研究院将在山西省和清华大学的支持下,扎根山西、服务全国、走向世界,建成国内重要的煤基关键技术研发平台,建成良性发展的科技成果转化平台,建设“清洁能源专业型”派出研究院,建成国内外有影响力的品牌研究院。