简介

　　工程热物理研究所的前身是国际著名科学家、叶轮机械三元流动理论创建者、工程热物理学科奠基人吴仲华教授1956年创立的中国科学院动力研究室，目前已建设成为应用基础与应用发展研究有机结合的战略高技术基地型研究所。研究所现有职工166名，科研人员133名，其中中国科学院院士2人，研究员18人，副研究员45人，中级专业技术人员54名。具有国家“动力工程及工程热物理”一级学科博士与硕士学位和环境工程二级学科硕士学位授予权，设有国家博士后流动站，现有在站博士后10 人，在读博士生94人，硕士生98人。2007年引入“百人计划”两名。

　　工程热物理所始终注意根据国家需求调整科研领域和方向，建所以来，在科研领域和方向上有过两次重大战略调整，即从航空动力向能源与动力(20世纪80年代初)、从能源与动力向能源、动力、环境(20世纪90年代初)的调整。围绕能源、动力、环境这三大领域，逐步凝练了洁净煤碳联产技术、先进燃烧技术、传热传质技术、航空航天热物理和总能系统及可再生能源五个研究领域和方向，并取得了一系列有目共睹的成绩，如：三元流动理论的建立与发展、全三维粘性定常和非定常叶轮机械内部流动研究与设计系统研究、总能系统和新型能源动力系统研究、洁净高效燃烧、常规和超常条件传热传质等。建所以来获国家级三等和院部级二等奖以上共40多项，国家级四等和院部级三等奖以上近50项。

　　研究所一贯注重科研成果转化工作。20世纪80年代中期起步的循环流化床燃烧技术的研究与产业化工作，以1996年75吨/小时循环流化床锅炉的完善化为标志，完成了基础性研究、工业示范、产业化这一高技术研究与发展的历程，为推动我国循环流化床产业的形成和发展起到了决定性作用，目前正在以锅炉的大型化和高参数为目标开展攻关;20世纪90年代中期的国产汽轮机通流改造技术和产业化是通过新的运行体制将研究所长期在叶轮机械气动热力学研究方面的成果成功运用到工业领域的例子，基础性研究成果实现了产业化;“九五”期间开始部署城市固体废弃物处置与综合利用技术研究与开发，标志着研究所在环境领域的新发展，研究成果已在国内数个大中城市实施产业化推广。

　　2007年，工程热物理研究所科研成果转化工作成绩显著。研究所与保定高开区合作建立的华翼风电叶片研发中心，投产了第一片1.5MW风电叶片。与兖矿集团合作，完成了国内首个煤炭甲醇-动力联产示范工程。研究所在循环流化床燃烧技术方面继续与上海锅炉有限公司、无锡华光锅炉有限公司、济南锅炉有限公司等企业加强合作，共同开发销售480-670吨大型循环流化床锅炉十余台。同时，研究所继续研发超临界1000吨级的超大型循环流化床锅炉技术。在不远的将来，循环流化床技术必将以其良好的性能和环保优势，发挥更大的作用，创造出不可估量的社会效益。

　　2007年，研究所在国家863重大项目支持下，同时启动了多个IGCC/联产示范工程，带动社会资金投入超过200亿。项目建成必将带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。

　　2007年，研究所完成并结题项目16个，新争取项目50项。其中主持973项目1项，承担自然科学基金项目10项，含重点项目1项，承担863微型燃气轮机重点项目课题3项，863专题课题8项，863重大项目子课题1项，重点项目子课题2项，科技支撑计划1项，院地合作项目(地方、高校、企业等)11项，国际合作项目5项，其他项目8项,累计经费近6500万元。

　　2007年，工程热物理研究所共申报国家发明专利39项，实用新型10项。授权发明专利14项，授权实用新型9项。全年共发表论文254 篇，有47 篇被SCI收录，87 篇被EI收录。

　　2007年，我院知识创新工程重大项目“煤炭联产系统中动力生产核心技术研发”通过国家科技成果鉴定。鉴定委员会认为该成果采用自主创新技术填补了国内煤气化联产发电系统关键技术的空白，在国际上率先实现了煤气化联产发电系统工业示范，系统技术达到了国际领先水平。

　　受我院知识创新工程重大项目和国家863计划支持，我所与兖矿集团合作完成的“煤气化发电与甲醇联产系统关键技术的研发与示范”项目获得2007年度中国石油和化学工业协会科技进步一等奖，我所为第二获奖单位。

　　2007年，研究所建立了质量管理体系，并于6月2日通过了北京新时代认证中心的现场审核。质量管理体系的建立，实现了产品质量和生产过程的标准化管理，使研究所的各项工作更加规范、有序、高效。

　　2007年，研究所成功召开了首次研究所发展战略研讨会，邀请了国家有关部门及我院主管部门领导出席并做了指导性发言。此次研讨会围绕三期创新目标，就促进研究所及各实验室的可持续发展，寻求和探索新的学科方向与生长点等方面开展了积极的研讨，在国家能源清洁高效利用及动力推进技术进步等方面，提出了良好的发展建议。

　　2007年，研究所组织先进能源动力技术实验室院进行了院级重点实验室申请，7月顺利通过了由院科研基地处组织的“2007年材料工程领域院重点实验室现场评估”，填补了研究所在重点实验室建设方面的空白。

　　2007年，研究所国际合作与交流继续保持良好的发展态势，全年来访120人次，其中包括诺贝尔奖获得者、意大利国家新技术、能源与环境委员会主席Carlo Rubbia教授和瑞士苏黎士工业大学Lothar Reh教授。主办或承办国际会议3次。签署多项科技和合作项目。

　　2007年，研究所完成了专业技术职务的首次分级，后勤服务实现了社会化。

　　挂靠研究所的学会有《中国工程热物理学会》和《北京工程热物理学会》。主办刊物为《工程热物理学报》、《热科学学报》(英文版)。

　　先进能源动力实验室

　　研究领域

　　以可持续发展能源需求为驱动力，以热科学各分支学科为基础，并使之与环境科学、化学工程、系统科学、计算科学等交叉融合，从能量转换的源头开始，研究能量高效转换与环境负荷最小化紧密结合的科学问题，为同步解决能量转换过程的效率、环境问题、经济障碍提供科学基础和新的技术途径。

　　研究方向

　　1. 能源科技创新战略。以能源动力科技为重点，面向近中远期我国能源发展目标，开展以下研究：能源需求分析及能源技术评估;重大能源技术发展战略;能源装备技术创新战略;能源科技创新保障体系。

　　2. 动力循环及系统。研究先进能源动力系统的模拟、集成和设计，揭示系统全息性能与规律，实现系统优化综合，形成改进系统和发明能源高效洁净经济利用新系统的方法。掌握IGCC/联产系统及其近零排放系统、先进空气湿化循环、分布式供能系统等的优化集成规律，建立关键部件设计技术基础，形成具有自主知识产权的系统设计技术。

　　3. 固体燃料清洁转换。开展具有宽煤种适应性、优良变负荷性能的粉煤加压密相输运床气化技术的实验室研究、关键技术研发与集成、中试和示范，直接支撑IGCC示范工程的实施。在输运床气化技术研发成果的基础上，开展高效、清洁的煤基短流程直接制氢工艺、关键过程、关键技术的研究。

　　4. 燃气轮机气动及燃烧。数值分析与实验相结合，开展叶轮机械气动正、反问题求解及优化设计，轴流压气机内部流动失稳的物理机制及控制策略研究;开展高性能发动机先进燃烧技术研究，富氢燃料燃烧机理研究，合成气燃烧室设计方法和技术研发，重型燃气轮机燃烧系统现场调试及技术验证等。

　　机构及人员组成

　　到2007年底，实验室共有职工34人，其中研究员9人(含百人计划2人)，副研11人，在读研究生56人，其中客座研究人员和博士后6人，博士研究生24人，硕士研究生26人。

　　2007年项目争取情况

　　在成功完成973项目“高效洁净能源-动力系统及热-功转换过程内部流动的研究”后，2007年以本实验室为核心团队，申请到国家973项目“燃气轮机的高性能热-功转换科学技术问题研究”，我所为第一依托单位，黄伟光研究员为项目首席科学家。实验室本年内争取国家863重点项目1项，探索导向类项目3项、863目标导向类项目子课题1项，国家自然科学基金重点项目1项，面上项目1项，青年基金1项，争取国际合作项目2项，企业委托项目4项。

　　2007年主要科研成果及工作进展

　　实验室承担的我院知识创新工程重大项目“煤炭联产系统中动力生产核心技术研发”通过国家科技成果鉴定。鉴定委员会认为该成果采用自主创新技术填补了国内煤气化联产发电系统关键技术的空白，在国际上率先实现了煤气化联产发电系统工业示范，系统技术达到了国际领先水平。

　　受中国科学院知识创新工程重大项目和国家863计划支持，与兖矿集团合作完成的“煤气化发电与甲醇联产系统关键技术的研发与示范”项目获得2007年度中国石油和化学工业协会科技进步一等奖，我所为第二获奖单位。

　　实验室承担的中科院仪器研制项目“激光湍流火焰三维结构探测器”顺利通过了由中科院计划财务局专家组的验收。现场技术测试结果表明，该仪器的各项技术指标均达到或优于预期目标，整体性能处于国内领先，并达到国际先进水平。

　　国家863“以煤气化为基础的多联产示范工程”重大项目3项课题正常有序推进，积极进行关键技术研发，为该重大项目多个依托工程研究确定技术方案。实验室作为项目总体组组长单位和项目办公室，切实履行责任。目前该项目在技术研发、团队和平台建设等方面均取得可喜进展：完成了合成气B级多喷嘴稀释扩散全尺寸燃烧室的设计与中压试验验证，正在进行燃烧室定型工作;进行了粉煤加压密相输运床气化关键过程和核心技术的研究、技术实施方案优化、中试装置初步设计和部分施工图设计，D100试验装置正在建设;主持/参加了东莞、华电、潞安等示范工程系统技术方案研发以及工程可研报告的编制。

　　先进燃烧技术实验室

　　研究领域

　　主要从事煤、生物质、废弃物等多种燃料的清洁利用与开发，包括先进的燃烧、气化理论与技术的研究。在循环流化床燃烧技术大型化研究与开发、生物质燃烧发电和污泥无害化焚烧及技术开发、循环流化床热解气化技术的研究与开发等方面开展创新工作。

　　研究方向

　　1. 循环流化床燃烧技术大型化研究与应用。研究开发自主技术的50MW-150MW-200MW-600MW等级循环流化床锅炉技术，并形成技术产品进行工程示范，进行相关技术特性的试验研究，形成开发大容量循环流化床锅炉的设计平台，提供循环流化床锅炉开发运行的咨询服务。

　　2. 生物质燃烧发电和污泥无害化焚烧及利用。研究多种燃料在循环流化床中的燃烧特性及其燃烧装置，在实验室研究成果的支持下，进行工程化技术示范。

　　3. 循环流化床热解气化技术。研究煤及生物质的循环流化床热解气化关键技术、工艺流程及工程化示范相关问题。

　　机构及人员组成

　　2007年底，实验室共有职工13人，其中研究员3人，副研(高工)3人，在读研究生12人，其中博士研究生5人，硕士研究生7人。

　　2007年项目情况

　　实验室在研课题22项，新增课题12项，其中国家自然科学基金课题1项，北京市科技计划课题2项，企业横向合作课题8项，研究所知识创新领域前沿课题1项，主要分布于循环流化床锅炉开发、生物质流化床燃烧研究以及填埋气制清洁燃料工艺研究等方向;实验室结题课题5项，均为企业横向合作课题。

　　2007年科技成果与工作进展

　　国家十五科技攻关计划滚动课题“200MW级循环流化床锅炉技术及示范工程”已进入最后的冲刺阶段，依托工程内蒙古神华亿利4×200MW循环流化床锅炉项目已点火投运，只待机组完成试运行考核后，进行课题验收。同时正在针对已经启动的第二个200MWe循环流化床锅炉展开设计工作。

　　在研的国家十一五科技支撑计划课题“600MWe超临界循环流化床锅炉运行技术与性能研究测试”进展顺利，按节点要求顺利完成年度任务，并接受了专家组和科技部的现场检查。同时与上海锅炉厂有限公司合作进行的超临界循环流化床锅炉技术开发工作已经全面展开，完成了600MW超临界循环流化床锅炉的初步方案设计。

　　135MW超高压再热循环流化床锅炉完成了产业化，不仅在国内市场占领了一席之地，还成功地推向了国际市场。

　　作为循环流化床锅炉的拓展，燃用生物质的循环流化床锅炉开发工作稳步推进，已取得两个不同容量的技术示范工程;污泥焚烧一体化工艺加紧研究开发，正在推进产业化技术示范。

　　国际合作项目“高含水率固体燃料流化床干燥特性研究”和“循环流化床锅炉氧化亚氮排放测试”顺利完成。

　　推进与动力实验室

　　研究领域

　　以燃气轮机、可再生能源和节能降耗技术的研究为主线，充分发挥实验室在气动、传热和燃烧方面的学科优势，把产品研制、先进关键部件研制、前瞻性概念探索相结合，充分发挥基础研究的优势，为我国推进与动力及其民用化技术研发提供理论基础与技术支撑。

　　研究方向

　　1. 内流气动热力学。研究(地面、航空)燃气轮机及其部件的气动关键技术、对转涡轮及对转压气机气动热力学、微与超微型燃气轮机气动热力学及结构设计、分布式能源系统、暂冲式短周期实验技术、冲压式叶轮机械气动热力学、航空升力推进系统、流体机械及系统、空气与燃气储能发电系统、涡轮冲压组合发动机(TBCC)、先进无人机动力系统、太阳能空间发电系统、涡轮增压器设计技术、计算流体力学及燃气轮机数值仿真等。

　　2. 风力透平叶片研发。开展风力透平叶片气动、结构及噪声研究，风力透平叶片检测技术研究。

　　3. 传热传质学。微时间与空间尺度传热传质、大功率电子、光电子与微电子元器件及系统的先进热管理、先进材料热物理性质评价、强化传热传质与高效节能、航空发动机传热与燃气轮机冷却、高效能量转换及储存与利用、先进热管与相变传热、斯特林机关键技术及基础理论。

　　4. 燃烧学。研究燃气轮机燃烧室、微与超微型燃气轮机燃烧室、微重力和微尺度环境下材料的燃烧及载人航天飞行器防火技术研究;天然气、煤层气、焦炉气、填埋气、沼气、化工尾气等各类气体燃料的无害化、资源化应用的先进燃烧技术;甲醇、煤焦油等各类替代燃料的先进燃烧技术。

　　机构及人员组成

　　2007年底，实验室共有职工39人，其中研究员6人(其中科院院士1人，百人计划3人)，副研(高工)9人，博士后6人，在读研究生61人，其中博士研究生39人，硕士研究生22人。

　　2007年项目争取情况

　　2007年共申请和承担课题约25项，包括国家863重点和探索导向性项目、科技支撑项目、自然科学基金项目、973和863项目子课题及其他部委项目等约18项;国际合作课题2项;与企业合作课题5项。

　　2007年科研成果与工作进展

　　国家十五“863”计划能源技术领域燃气轮机专项“100kW级微型燃气轮机及热电联供系统研制试运”课题于2007年8月通过验收。研究所在总体性能设计、压气机设计、燃烧室设计、研制和试验、回热器性能优化、冷热电联供性能计算等方面开展工作。课题执行过程中锻炼和培养了一批微型燃气轮机技术人才，形成了具有自主开发产品能力的研发队伍和试验基地;申报了10余项技术专利，在国内外学术期刊和会议上发表了100多篇学术论文，形成了完整的微型燃气轮机自主知识产权，填补了国内空白。该课题的实施，缩小了我国微型燃气轮机技术与国际先进水平的差距，使我国成为初步掌握燃气轮机设计、制造、试验技术和成套能力的国家。

　　自主研制了我国目前功率最大、长度最长的风电叶片——长达38米风电叶片，并投放生产。该叶片功率为2MW，更加适合中国风场的特点，由华翼风电叶片研究开发有限公司自主研制。该公司是2005年由中国科学院工程热物理研究所、保定国家新能源设备产业基地和中国风能协会等共同发起成立的风电叶片专业化研发机构，致力于建立具有自主知识产权的风电叶片研发体系。

　　2007年，实验室建成一系列实验台，如飞秒激光泵浦探测系统、3w法测量纳米流体导热系数的测试装置、光热反射探测系统、激光器光纤耦合模块热控制系统、用于大功率激光器热管理的微通道单相对流与毛细微槽相变组合式(MC-MG)中间换热器、微型压气机和风机实验台、高效涡轮叶片综合冷却实验测试平台、微尺度爆发沸腾实验测试平台等。在碳纳米管热输运机理研究方面获得新的突破，提出毛细微槽热沉内三相接触线区域薄液膜高强度蒸发和厚液膜区域核态沸腾的复合相变换热机理，研制成功新一代填补国内空白的“高温热管”。实践8号试验卫星搭载项目“微重力条件下材料闷烧的实验研究”顺利通过国防科工委验收，研制了卫星搭载试验装置，在我国首次完成了真正意义上的长时间微重力环境下的防火试验。

　　总能系统和可再生能源实验室

　　研究领域

　　本实验室基于吴仲华院士能的梯级利用原理和全三维流动理论，深入开展能源利用中各种形式能量转换利用基本规律和叶轮机械内部复杂流动现象与机理、总能系统集成理论与关键技术等研究，致力于可持续发展的能源动力系统开拓创新和能源环境交叉学科拓展，开拓节能减排新技术。

　　研究方向

　　1. 能源动力系统开拓创新

　　瞄准国家重大需求，开拓创新能源动力系统，包括新型燃煤联合循环、化工动力多联产系统、分布式冷热电联产系统、多能源互补的多功能系统、太阳能热发电系统、太阳能海水淡化系统等。

　　2. 能源转换关键过程技术及机理

　　研究发展能源动力系统中化学能与物理能综合梯级利用和燃料化学能释放等能量转换关键过程技术及机理，包括化学链燃烧、间接燃烧等新型燃料化学能释放、系统中污染物(含温室气体)控制与能量转换过程一体化、正-逆耦合循环的关键过程、太阳能热转换利用关键过程、以及吸收式余热利用技术及机理等。

　　3. CO2减排一体化原理与新型能源环境动力系统开拓创新

　　研究阐明能量转化利用与CO2分离一体化原理，探讨能源动力系统中CO2的形成、反应、迁移、转化机理与规律，揭示化学能转化利用和CO2分离过程之间不可逆性关联机理与耦合特性。基于一体化原理，开拓CO2零排放、零能耗控制的能源动力系统。

　　4. 先进气动与冷却设计分析系统

　　研究蒸汽透平和燃气透平内部的复杂流动现象与损失产生机理，以及燃气透平叶片先进冷却技术与流热固耦合机制，构建先进的气动与冷却设计分析系统及实验验证平台，研究内容包括多级透平内部定常与非定常流动，非轴对称流场及其与全周叶片排流场间相互作用，透平叶片先进冷却技术及流热固耦合分析，以及先进CFD气动分析系统与气动优化设计方法等。

　　机构及人员组成

　　2007年底，实验室共有职工16人，其中研究员3人(中科院院士1人，百人计划、国家杰出青年科学基金获得者1人)，副研(高工)5人，另有客座研究员3人(含外籍教授1人)，“西部之光”计划1人，在读研究生27人，其中博士研究生19人，硕士研究生8人。

　　2007年项目情况

　　2007年实验室在研课题10项，在全面按计划完成项目的基础上，大部分项目超额完成任务。实验室新申请并落实的项目7项，包括国家973项目1项，863目标导向类课题1项，重点项目子课题1项，国家基金委青年基金2项，主任基金项目1项，欧盟第七框架国际合作项目2项等。

　　2007年主要科研成果与工作进展

　　多能源互补与太阳能热利用系统研发

　　在太阳能燃料转换的理论研究和关键过程实验基础上，开拓了太阳能热化学动力循环、太阳能热化学制氢等新型能源系统，在瑞典召开的第三届GREEN ENERGY国际会议上获得了大会优秀论文奖，荣获瑞典政府给予的奖励。本年度相关研究成果申请国家专利3项，发表国际期刊论文2篇，国际会议论文2篇，国内核心期刊论文4篇。

　　CO2减排一体化原理和零能耗分离CO2的能源动力系统

　　提出了无合成气成分调整、未反应气适度循环的化工-动力多联产系统。通过分析系统内含碳组分的迁移规律，发现了含碳组分的富集现象。突破性解决了目前由于回收CO2而引起系统能量利用效率大幅度下降的问题，实现了能源与环境的相容协调。

　　化工动力联产系统研发

　　创新性地构建了煤炭外燃替代焦炉煤气燃烧的先进的焦电联产系统，为传统炼焦工艺的改进提供了新思路，新方法。提出了流程简单的无重整适度循环的双气头多联产系统，解决了多输入多输出多联产系统性能评价的难题。

　　基于能的梯级利用新原理的正逆循环研究

　　研究了正逆耦合系统内部压力能和冷能的回收利用，提出采用分流吸收系统的氨水工质功冷联供循环、双透平氨水工质功冷联供系统等高效正逆耦合循环，同时也为混合工质动力循环中透平背压较高的瓶颈问题提供了新的解决途径。

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