哈尔滨工业大学科研成果专场推介——低碳能源与先进动力领域(二)
一、成果介绍
1.新能源电池防碰耐火绝缘油漆(航天学院)
【成果简介】在新能源汽车推广应用过程之中,电池安全问题一直是备受关注的重点。新能源汽车主要以锂电池作为动力电池,而锂电池在高温、过充、短路及机械破坏等条件下,可能引发新能源汽车内锂电池发生热失控,引发火灾甚至爆炸,严重威胁驾乘人员的生命安全。电池组成电池模组时,当第一个电池开始热失控,会快速传播到其他电池,如果不采取任何措施,传播速率将逐步递增。针对以上问题,团队研制了新能源电池防碰耐火绝缘油漆,该技术以聚脲为核心,针对新能源动力电池提供多种防爆耐压解决方案,阻隔热失控电池模组间的热量传递,防止电车起火,争取更多有效逃生时间,为新能源汽车保驾护航。
【技术指标】防碰耐火绝缘油漆具有良好的柔韧性,附着力,耐磨性,防腐防锈性,耐水、化学品性,高硬度以及耐热400℃左右。
【典型应用】该技术可应用于锂电池、电动汽车、航空航天以及电子设备等领域的防护。
2.输配电线路走廊智能化监测技术(仪器学院)
【成果简介】针对我国输配电线路覆盖面积广、所处环境复杂,极易受到自然环境和人为因素影响,导致监测效率低、风险隐患难以及时发现等问题。团队研发了输配电线路走廊智能化监测系统,突破了无人机巡检大视角下小目标检测难题,通过模块化的分割方法,实现了输配电线路走廊12类典型缺陷和典型地质灾害的智能感知、快速预警,为我国的智能电网建设提供了科技支撑。
【技术指标】该技术可实现绝缘子破损、绝缘子污秽、鸟窝、导线断股、导线散股、电杆受损、避雷器击穿、绑扎线松脱、塔材异物、基础被埋、异物飘挂、绝缘皮破损12类缺陷的智能识别,检测准确率不低于90%,漏检率不高于5%;可实现典型输配电线路走廊典型地质灾害的快速识别与数字高程模型的快速生成,数字高程模型地表分辨率优于10cm。
【典型应用】该技术可广泛应用于无人机输配电线路巡检领域。相关研究成果已成功应用于云南玉溪、红河、迪庆、怒江等地的输配电线路巡检作业,并向云南全省推广。
3.自然采光技术(仪器学院)
【成果简介】为响应节能减排与科技服务大众健康的时代号召,将超精密光学显微仪器中的核心技术跨界应用于建筑采光领域,充分利用现有科技成果资源、人才资源,开发以光电技术为主体的信息化新产品、探索新应用。自然采光技术的核心技术是基于光场调控原理,采用微纳米阵列结构调制光线传播路径的平面光学技术,特点是透光率高、光线分布均匀、技术产品安装灵活、生产过程绿色环保。技术主营产品(自然采光窗帘)在青少年近视防护、大纵深建筑自然采光、信息屏蔽、隐私防护、农业养殖节能照明等方面具有广阔的市场需求,填补国内外市场空白。
【技术指标】可见光透光率:最高95%;适用太阳高度角:约30°-70°;产品甲醛含量:0;产品阻燃等级:V-2级。
【应用前景】该技术产品可以广泛运用于教室、会议室等学习场所均化光线,调节亮度,预防近视;用于火车站、商场、写字楼等公共场所,以提高节能效率;用于酒店、涉密单位保密场所等,以增加隐私防护效能;用于农业种植、养殖场所,促进动植物健康、快速生长。
4.超绝热气化技术(能源学院)
【成果简介】针对垃圾焚烧投资大,占用资金周期长,垃圾焚烧对垃圾热值有要求,限制应用范围,垃圾焚烧过程中产生二噁英及重金属,二次污染严重,需重金投资处理等众多问题,本团队研发了一种超绝热气化技术。该技术是一种重要的材料制备、化学反应和能源转化技术,具有加热速度快、效率高、节能环保等优点,可以实现有机废弃物的热解和气化,从而将其转化为可燃气体,为能源的可持续利用提供新的途径。
【技术指标】可处理灰分高达65%、湿度70%的可燃废弃物,处理后有机组分可全部转化,系统效能可达90%以上,直接排放污染物指标接近欧洲标准。中试级别倾斜反应器内径40cm,外径1.5m,长度3m,外壁面温度<50℃,工业级别反应器内径1.5m,外径2.5m,长度5m。中试级及工业级处理量分别为100kg/h和2000kg/h。
【应用前景】该技术成果可广泛应用于城市固废、污泥、煤废料、生物质、泥炭、轮胎/聚合物等废弃物的热解和气化,使资源可持续利用。
5.节能节水型超净烟气脱硫技术(能源学院)
【成果简介】围绕工业余热高效回收利用及北方城市冬季清洁取暖,开展低品位余热深度回收及利用研究,通过节能的方式,削减煤炭用量实现火电“高效化自身减碳”,具体方式为依靠规整填料高传热传质效率、低运行能耗的优点,开发高效换热设备,实现能量-水资源协同高效回收;以吸收式热泵为核心开发大温差供热技术,实现低品位热能回收与高温供暖;结合高效换热设备与大温差供热技术,实现能源高效利用与凝水深冷回收;成果支持国家《“十四五”节能减排综合工作方案》,助力推进我国“碳达峰、碳中和”进程。
【技术指标】节能填料塔烟气阻力<700Pa/m,入口烟气温度≥51℃条件下,25℃冷水通过填料层换热温度≥35.5℃,换热端差<1.0℃;通过气相载体余热回收可提高锅炉效率14.1%~20.0%,气态水回收量约175kg/蒸吨锅炉。
【应用前景】工业过程产生大量以气相工质为载体的低品位余热,如燃煤锅炉脱硫后烟气、燃气锅炉排烟等,存在大量水蒸气及低品位余热资源,具备较大的节能节水潜力,通过余热与水资源协同回收可减轻系统能源及资源消耗压力。
6.面向能源互联网与近零排放耦合的新型能源热转换关键技术与装备(能源学院)
【成果简介】前序单元技术获得国家863、国家科技支撑计划和国家自然科学基金项目支持。入选国家环保部《2014年度先进工业污染物防治技术》。提出一种独立分区层燃烟气循环燃烧系统并提供其使用方法,开发了与层燃锅炉燃烧过程协同、全工况条件下气体组分、浓度、温度、湿度等多场高度均匀且负荷变化适应好的层状燃烧技术,实现了氮氧化物“近零成本”源头控制,支撑了国家第一部限定层燃锅炉NOx排放限值的标准“《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)”制定。
【技术指标】在近零运行费用下,低氮燃烧可实现40%减排效果;经宽负荷SCR后NOx排放浓度可达到15-30mg/m³。单吨燃料直接成本低于9.0元,负荷适应性30-100%。
【应用前景】以煤、生物质、垃圾、废弃物为燃料的工业能源转换装备。应用本项目技术可以实现燃用上述物质达到低于直燃天然气的污染物净化水平。热源节电30%,运行费用降低15-20%。
7.生物质高温分级热解气化技术(能源学院)
【成果简介】降低焦油含量是生物质热解气化技术广泛应用需要解决的重点和难点问题,国内外研究机构及研究人员从不同解决问题的角度出发,寻求降低生物质气化气中焦油含量的途径。提高炉内温度,在热解过程中使产生的焦油彻底裂解是现在寻求解决问题的一个方向。本项目根据生物质的物理、化学性质及生物质气化过程的特点,采用热解区与气化区分离的设计理念,并借鉴旋风炉高温燃烧的原理,提出可实现生物质高温热解气化的高温旋风分级热解气化工艺方案,利用高温热解气化后产生的高温生物质气余热,加热加压空气,与燃料气在高速气体燃料燃烧器中进行燃烧,同时携带生物质物料,与高温烟气混合、加热、发生热解,将部分固定碳气化;利用产气余热将给水加热成水蒸汽,气化剩余固定碳,解决生物质气化气焦油含量高的问题。该项目已获得6项国家发明专利,发表论文20余篇。
【技术指标】热解温度:>1200℃;空气预热温度:>800℃;气化温度:>1200℃;产气中的焦油含量为毫克级。
【应用前景】由于显著降低了气化气中的焦油含量,为生物质能源的高效利用提供了可能,特别适用于农林废弃物的能源化利用。可用于建立小型、高效的分布式能源系统,为偏远地区或独立工业园区提供清洁能源。生产的低焦油含量气体可作为化工原料,用于合成氨、甲醇等化学品的生产。可与燃气轮机或内燃机结合,实现高效的生物质热电联产。可应用于城市固体废弃物的处理,实现废弃物的能源化和减量化。作为碳中和技术路线的重要组成部分,有助于减少化石燃料使用,降低碳排放。
8.Helmholtz型无阀自激脉动燃烧技术(能源学院)
【成果简介】Helmhotlz型脉动燃烧器是目前国内外应用最广泛的脉动燃烧器,但传统的Helmhotlz型脉动燃烧器多数采用机械阀,存在负荷调节范围窄、使用寿命短、运行稳定性差等缺点,使脉动燃烧器大型化受到限制。为了克服带机械阀式传统Helmhotlz型脉动燃烧器的不足、实现其大型化,项目提出了取消机械阀,采用连续供气的方式,在实现强化燃烧脉动过程的同时还能维持稳定的燃烧,扩大燃烧参数调整范围的设计思想。Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器的基本结由混合室、燃气/空气喷口、燃气/空气进气管、点火器、燃烧室、尾管、烟气去耦室、排气管组成。该项目已获得2项国家发明专利,发表论文10余篇。
【技术指标】尾管脉动流传热系数是稳定流传热系数的2~5倍;脉动燃烧器频率调节范围:30-90Hz,压力振幅调节范围:>10kPa。
【应用前景】由于取消了机械阀,克服了传统Helmholtz型脉动燃烧器在大型化方面的限制,特别适用于需要高效、稳定燃烧的工业锅炉系统。宽广的频率和压力振幅调节范围使其在燃气轮机领域具有潜在应用,可提高燃烧效率和稳定性。强化的燃烧脉动过程可以在各类工业炉窑中应用,提高热传递效率,降低能耗。可用于高效燃烧处理各类气体废弃物,减少污染物排放。在使用生物质气等清洁能源的燃烧系统中,可以提高燃烧效率,扩大燃料适应性。
9.高寒地区电力系统低碳灵活运行关键技术及应用(电气学院)
【成果简介】面向高寒地区电力系统安全、经济、低碳、灵活运行这一重大需求,提出了海量灵活性资源聚合调控技术体系,基于独创的高维决策空间聚合降维技术,解决了海量资源调控面临的“维数灾”难题,可实现万维规模的灵活性资源秒级在线优化调控。提出了寒地电网能源-环境协同调度方法,可实现电网调度与大气环境治理的动态协同。发明了适应寒地环境电气设备容量动态评估技术,可有效降低线路过载风险。研发出寒地电网能源-环境协同调控系统,在强不确定环境下将有效保障寒地电力系统安全、经济、低碳运行。提出了计及能源-环境耦合效应的高寒地区灵活性资源调峰能力量化评估方法及灵活性资源规划技术,有效提升了寒地电网的调峰能力,构建了计及能源-环境-市场协同效益的灵活性资源全链路市场化激励机制,加速促进虚拟电厂新业态兴起。
【技术指标】中国电工技术学会组织的成果鉴定会认为:取得了多项具有自主知识产权的系列原创技术成果,有效提升了寒地电网运行灵活性,经济、社会、生态效益显著,整体达到国际领先水平。
【应用前景】研发的系统平台在东北三省电网和多个省市区域能量管理系统中得到应用推广,为我国寒地新型电力系统建设和发展起到了引领示范作用,助力我国“双碳”战略的实施。
二、联系方式
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