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能源环境科学与工程研究所

能源环境科学与工程研究所
发布时间:2015-11-19 08:43:45

  华北电力大学能源环境科学与工程研究所以电厂污染物监测与控制为研究方向,致力于火力发电厂污染物清洁减排。

  研究所拥有国内领先的重金属污染物及PM2.5监测分析仪器,具有针对电厂污染物控制单元不同环节、不同位置开展多种污染物多点同时监测能力,并在神华、华能、国电、华电、京能等集团多家电厂开展了烟气排放监测。针对低浓度重金属开展的测试中,物料平衡均可控制在10%以内,低于美国环保署25%的要求。

  针对燃煤电厂重金属汞污染,研发了改性飞灰吸附脱除技术。在国际上首次开展电厂改性飞灰吸附脱汞工程示范,300MW燃煤机组示范结果表明该技术能够实现90%的综合汞脱除效率。

  开发了烟气无干扰取样装置,解决了高温、高灰对电厂烟气监测取样干扰的难题。针对燃煤电厂汞监测,开发了高效汞吸附管,满足美国环保署30B质量标准。针对我国燃煤烟气中重金属污染物排放,成功研制同时监测电厂烟气中汞、砷的监测仪器。

  人才队伍

  研究所以潘伟平教授为学术带头人,人员构成包括教授、博导3人,副教授2人,工程技术研究人员3人,博士、硕士研究生20余名,形成了包括热能工程、化学工程等多学科交叉的研究团队。

  主要研究方向和领域

  研究所以电厂污染物监测与控制为研究方向,致力于火力发电厂污染物清洁减排。重点研究领域包括:

  燃煤电厂重金属及痕量污染物控制

  燃煤电厂重金属及痕量污染物监测

  燃气轮机燃烧及污染物控制

  科研项目

  近年来研究团队承担了“燃煤烟气中多种重金属污染物的联合控制技术与示范” 863课题、“烟气排放重金属污染快速检测技术和便携式仪器研发”863课题、“大型燃煤电站近零排放控制关键技术及工程示范”科技支撑计划课题、北京市首都蓝天培育项目“燃煤发电烟气重金属脱除工艺研究与示范”等相关纵向研究工作。

  企业合作方面,研究所承担了二十余项神华、华能、国电、华电、京能等国内大型发电集团及西安热工研究院、钢铁研究总院、北京国能中电等单位委托的科研项目,从事燃煤电厂污染物控制技术研发和烟气排放监测。

  学术交流及人才培养

  研究所重视国际化学术交流与合作,每年邀请3~5名燃煤电厂污染物控制监测领域国际知名的专家和学者进行学术交流。近年来,派出两名青年教师、两名硕士研究生到美国学习深造,归国后对研究所建设及个人成长起了很大作用。每年都积极参加国内外高水平国际学术会议,2012、2013年研究生刘钊、钟隆春分别获得40、41届北美热分析年会学生奖,研究生赵立林发表的论文被评为2014年度中国工程热物理学会燃烧分会优秀论文。同时,研究所密切结合电厂实际开展工作,同学们在现场中得到了锻炼和提高,就业后能够较快上手,得到电力企业相关用人单位好评。

  

  国外专家现场交流                             同学国际会议获奖

  

  河北电厂污染物控制实验现场                山西电厂污染物监测现场

  实验室介绍

  实验室具有先进的仪器和设备,为科学研究提供了有力的支撑。其中热分析实验室包括美国TA公司捐赠的6台全新热分析仪器,处于国际先进水平;电厂污染物及重金属分析实验室拥有多种专用分析测试仪器,能够针对电厂多种污染物开展精确分析;电厂现场监测实验室具有同时针对电厂三点开展现场监测的能力,为电厂排放监测及优化运行提供了依据,目前针对国内17家电厂开展了包括重金属汞在内的污染物监测。

  

  热分析实验室

  

  电厂污染物及重金属分析实验室

  

  化学实验室

  

  电厂现场监测实验室

  

           滴管炉                                相变凝并细微颗粒物实验台

  

  吸附剂喷射中试实验台                         移动湿式静电除尘器

  发表论文及专利

  几年来部分代表论文

  1)Yongsheng Zhang, Lilin Zhao, Ruitao Guo, Na Song, Jiawei Wang, Yan Cao, William Orndorff, Wei-Ping Pan. Mercury adsorption characteristics of HBr-modified fly ash in an entrained-flow reactor[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 33: 156–162.

  2)Zifeng Sui, Yongsheng Zhang, Wenhan Li, William Orndorff, Yan Cao, Wei-Ping Pan. Partitioning effect of mercury content and speciation in gypsum slurry as a function of time[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2015, 119(3):1611-1618.

  3)Yongzheng Gu, Yongsheng Zhang, Lvrong Lin, Hong Xu, William Orndorff, Wei-Ping Pan. Evaluation of elemental mercury adsorption by fly ash modified with ammonium bromide[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2015, 119(3):1663-1672.

  4)张月, 王春波, 刘慧敏, 孙喆, 李文瀚, 张永生, 潘伟平. 金属氧化物吸附剂干法脱除气相 As2O3实验研究[J]. 燃料化学学报, 2015, 43 (04):476-482.

  5)张月, 李文瀚, 王春波, 刘慧敏, 张永生, 潘伟平. 超声波辅助浸渍法制备Fe2O3/γ-Al2O3吸附剂脱除气相As2O3的实验研究[J]. 燃料化学学报, 2015, 43 (09): 1134-1141.

  6)Zhao Liu, Wenhan Li, Yongsheng Zhang, Jiawei Wang, William Orndorff, Wei-Ping Pan. Influence of biomass on coal combustion based on thermogravimetry and Fourier Transform infrared spectroscopy. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2015, DOI: 10.1007/s10973-015-4841-4

  7)Longchun Zhong, Yongsheng Zhang, Yong Ji, Pauline Norris, Wei-Ping Pan. Synthesis of activated carbon from coal pitch for mercury removal in coal-fired power plants. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2015, DOI 10.1007/s10973-015-4966-5

  8)Yongsheng Zhang, Wei Duan, Zhao Liu, Yan Cao. Effects of modified fly ash on mercury adsorption ability in an entrained-flow reactor[J]. Fuel, 2014, 128:274-280.

  9)Qiang Liu, Yongsheng Zhang, Zhao Liu, William Orndorff, Yan Cao, Wei-Ping Pan. Applications of thermal stepwise reactions on the co-gasification of coal and tobacco stems[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2014, 116(3):1205-1212.

  10)Chang Song, Dingfeng Xu, Congjin Jiang, Yang Teng, Zhe Sun, Hong Xu, Liansuo An. The effect of particle size and metal contents on arsenic distribution in coal-fired fly ash[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2014, 116(3):1279-1284.

  11)Na Song, Yang Teng, Jiawei Wang, Zhao Liu, William Orndorff, Wei-Ping Pan. Effect of modified fly ash with hydrogen bromide on the adsorption efficiency of elemental mercury[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2014, 116(3):1189-1195.

  12)Longchun Zhong, Yongsheng Zhang, Zhao Liu, Zifeng Sui, Yan Cao, Wei-ping Pan. Study of mercury adsorption by selected Chinese coal fly ashes[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2014, 116(3):1197-1203.

  13)Kaihua Zhang, Kai Zhang, Yan Cao, Wei-Ping Pan. Co-combustion characteristics and blending optimization of tobacco stem and high-sulfur bituminous coal based on thermogravimetric and mass spectrometry analyses.[J]. Bioresource Technology, 2013, 131(3):325–332.

  14)潘伟平, 张永生, 李文瀚, 滕阳, 王家伟, 刘钊, 徐鸿. 燃煤汞污染监测及控制技术[J]. 科技导报. 2014, 32 (33): 57-60.

  15)Zhao Liu, Yongsheng Zhang, Longchun Zhong, William Orndroff, Houyin Zhao, Yan Cao, Kai Zhang, Wei-ping Pan. Synergistic effects of mineral matter on the combustion of coal blended with biomass[J]. Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 2013, 113(2):489-496.

  16)Zhilin Liu, Yang Teng, Kai Zhang, Yan Cao, Wei-Ping Pan. CO2 adsorption capacity and thermal stability of different Amine-based MCM-41 materials. Journal of Flue Chemistry and Technology, 2013, 41(4): 469-476.

  17)张凯华, 张锴, 潘伟平. 300 MW燃煤电站砷、汞排放特征研究[J]. 燃料化学学报, 2013, 41:839-844.

  18)Yongsheng Zhang, Tianming Yang, Xueqi Liu, Long Tian, Zhongguang Fu, Kai Zhang. Reduction of emissions from a syngas flame using micromixing and dilution with CO2.[J]. Energy & Fuels, 2012, 26(11): 6595-6601.

  19)Wei-Ping Pan, Yan Cao, Kai Zhang. Mercury Emission, Control and Measurement from Coal Combustion. Invited Plenary Speech, Cleaner Combustion and Sustainable World, Proceedings of the 7th International Symposium on Coal Combustion, Edited by Hai-ying Qi and Bo Zhao, 34-39, 2012,TsingHua University Press and Springer Verlag Berlin Heidelberg Press.

  20)Wei-Ping Pan, Kai Zhang, Yan Cao, Yongsheng Zhang, Yang Teng, Jiawei Wang, Hong Xu. Recycling-Economic-oriented Emission Controls of Trace metals from Coal-fired Power Plants. Utilization and Development of Clean, Efficient and Sustainable Fossil Fuels, The 2nd Energy Forum of Chinese Academy of Engineering/National Energy Board, Edited by Kechang Xie, Qili Huang, 335-341, 2012, Beijing, Coal Industry Press.

  近年来部分发明专利

  发明专利名称

  专利号

  控制烟气重金属污染物排放的大规模吸附剂改性耦合喷射系统

  201410261836.7

  一种实现电站锅炉降低重金属及NOx污染物排放的方法及系统

  201410691568.2

  燃煤电站一体化飞灰吸附剂改性及喷射脱汞系统

  201510054290.2

  一种化学气相沉积制备改性飞灰的方法

  201410261735.X

  一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法及系统

  201110190754.4

  可连续检测反应过程的原子吸收(原子荧光)光谱检测方法及装置

  201410261821.0

  可调锅炉水冷取样枪装置及取样方法

  201410261940.6

  一种可控制调节滴管炉装置及使用方法

  201210052343.3

  电厂循环水热泵耦合热电联产的集中供热系统及方法

  201010163688.7

  热电联产耦合热泵实现区域冷热联供系统及方法

  201010163699.5

  

  欢迎各位专家同仁交流合作,欢迎广大同学到研究所深造学习!  

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  张永生:yszhang@ncepu.edu.cn; 010-61772351

  

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