发榜项目丨氨/柴油双燃料船用发动机关键技术研究
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企业名称:淄柴动力有限公司
揭榜金额:面议
技术难题简要介绍:
能源及环境问题已日益严峻,为解决现实或潜在的环境问题,进行替代燃料技术研究及产业化,实现能源多元化,已经变得刻不容缓。氨作为一种富氢化合物,它的优点有很多:便于储存运输,燃烧不产生二氧化碳,且氨有着良好的产业基础,并且在市场上价格比较低廉。因此,氨作为燃料是很有发展潜力的,近年来成为了各国关注焦点。
欧洲、日本、韩国、中国都已开展氨燃料船舶研发,不同国家和地区的研发路径各具特点。欧洲主导了氨燃料发动机研发,曼恩和瓦锡兰都计划在2024年左右推出氨燃料发动机,2家企业还参与了全球多个氨燃料船舶研发项目;日本高度重视氨燃料产业链布局,计划打造涵盖船舶建造、设备研制、燃料加注的全产业链;韩国较为注重标准规范制定,韩国船级社已启动相关研究;我国主要聚焦于船型研发,上船院和大船集团均发布有氨燃料船舶。
淄柴公司作为专业发动机生产厂家,体现国企担当,布局氨燃料发动机研发,通过产学研合作方式,成立公关课题组开展合作,引进专业领军人才,加速绿色动力的研发步伐。针对气相氨或空气预混进料导致发动机功率偏低,无法实现原有化石燃料型发动机的额定功率问题,公司将联合高校等科研院所研究采用液氨压缩冲程直喷进料核心技术,应用于公司现有柴油机机型,实现产业化应用。
预期达到的目标:
攻克氨/柴油双燃料发动机采用液氨压缩冲程直喷进料核心技术,实现氨/柴油双燃料发动机功率达到甚至超过原有的化石燃料型发动机,并在公司现有一个或多个机型上实现产业化。
现有工作基础:
公司拥有国家级企业技术中心、省级重点实验室、院士工作站、博士后工作站等高端研发平台。淄柴工程研究院建筑面积8000平方米,配备先进的发动机测试台架和发电机组测试台架,可满足公司各型号双燃料机、气体机及柴油机测试试验需求,具备承担国家级重点科研项目的能力。
公司致力于替代燃料研究与应用,持续加大科技创新力度,强化技术成果转化。2017年10月,公司承担的国家高技术船舶科研计划项目“小功率船用中速双燃料发动机关键技术研究”顺利通过国家工信部组织的评审验收。12月,公司与天津大学合作的甲醇/柴油二次元燃烧技术渔船用发动机项目取得试验突破,得到农业农村部渔业船舶检验局领导的高度肯定。2020年,“Z180油气双电控双燃料发动机”被鉴定为国际先进水平。公司持续不断地科技创新为企业市场竞争力的保持和提升注入了积极动力。
研发周期:五年。
拟采取的研究方法和技术路线:
1.解决现有掺氨发动机的低功率问题
气相氨或空气预混进料功率偏低,无法实现原有化石燃料型发动机的额定功率。因此,采用液氨压缩冲程直喷进料(非空气道进料,也非吸气冲程直喷进料),功率应当超过原有的化石燃料型发动机,这是因为氨的空燃比很低,相对需氧量更少。在不改变现有柴油机进气道和进气量条件下,采用液相氨在压缩冲程进料会使掺氨发动机的功率高于纯柴油发动机。
2.现有的氨的燃烧点火和燃烧速率问题
挑战:点火难、火焰传播慢。
3.解决现有的氨内燃机的工况控制问题
4.解决现有的氨内燃机的润滑和腐蚀问题
市场和应用需求分析:
欧洲、日本、韩国、中国都已开展氨燃料船舶研发,我国主要聚焦于船型研发,部分船型属于全球首创。
英国皇家学会(Royal Society)的一份报告指出,氨作为化学品、纺织品、爆炸物、制冷剂和化肥的基本原料,在进行散装运输时会造成空气和水污染,还会与其他化学物质发生反应,产生温室气体。但氨在农业上的使用已经形成全球网络,这意味着储存冷藏氨作为运输燃料的基础设施已经存在。例如,美国已经有一条2000英里长的氨运输管道。
据悉,船用发动机制造商曼恩(Man Energy Solutions)正在制造一台二冲程氨动力发动机,计划在2024年前完成。公司发言人Peter Kirkeby表示:“我们看到市场对氨燃料的兴趣很大,尽管存在挑战。预计第一艘氨动力船将是运送氨化肥的现役油轮。”他预计氨气的价格将与液化石油气、液化天然气或甲醇等其他替代燃料差不多。
然而报告也显示,与柴油相比,上述燃料的能效较低。这意味着,使用绿色燃料的船舶需要留出更宝贵的空间储存燃料。此外,燃烧氨虽然不一定导致二氧化碳排放,但它确实会产生氮氧化物,这也是一种温室气体。报告认为,需要开发新技术来解决这个问题。
英国皇家学会首席撰稿人Bill David教授表示:“氨是唯一能穿越海洋的零碳燃料。但就生产过程中的排放量而言,氨仅次于水泥和钢铁,因此我们需要在其生产过程中实现脱碳。”
针对最近一份名为“绝对零”(Absolute Zero)的学术报告质疑氨产业能否为船舶提供动力并且实现脱碳,Bill David教授回应说:“氨是来自可再生能源的唯一零碳燃料,可以储存数月甚至数年。”
当前氨燃料在船舶工业的应用尚处于起步阶段,仍存在标准规范不完善、关键配套设备仍在研制、燃料供应不足、加注设施欠缺等问题。随着绿色制氨技术以及氨燃烧优化技术的发展,零碳排放氨燃料船舶将不再遥远。氨是化肥的关键成分,可以在船舶发动机中燃烧,代替污染严重的柴油。随着航运业严控碳排放,远洋船舶可能在10年内使用氨燃料。
成果分配方式:
本项目研究成果为公司和揭榜人员共有。
企业简介:
淄柴动力有限公司是国务院国资委直属企业中国农业发展集团有限公司的全资子公司,公司坐落于淄博高新区淄柴工业园,是一家有着50余年大功率中高速船用柴油机生产历史的专业化制造企业。公司下设青岛淄柴博洋柴油机股份有限公司、淄博淄柴新能源有限公司和淄柴机器有限公司三家子公司。
公司先后获得“中国机械500强”、“中央企业先进集体”、“全国质量效益型先进企业”、“中国内燃机行业排头兵企业”等多项荣誉称号。先后牵头成立了山东省生物质气化发电装备产业技术创新战略联盟、淄博市先进装备制造产业技术创新联盟、淄博市工业设计协会,并当选理事长、会长单位。多种产品被评为“国家级新产品”,被授予“国家科技进步奖”、行业名牌、山东省名牌产品等荣誉。
公司拥有国家级企业技术中心、省级重点实验室、院士工作站、博士后科研工作站等高端研发平台,配备先进的发动机测试台架和发电机组测试台架,可满足公司各型号双燃料机、气体机、柴油机及机组测试试验需求,先后多次承担国家级重点科研项目。
公司主导产品为Z6150、L160、Z170、Z180、V170、EY17、ZC200、210、L230、L250、N26、ZC270、N28、300、N330、N350等10多个系列“淄柴”牌船用柴油机,以及以此为原动力机的柴油、重油、双燃料、燃气、生物质气体机、瓦斯气机组和乏风热氧化装置,产品品种达400多个,功率范围覆盖150--4800 kW。
公司产品广泛用于渔轮、客货轮交通运输、内河航运、港口拖轮、工程船舶、执法船等船型,同时应用于船用发电机组、陆用发电机组、各类电站及泵站机组等不同领域。淄柴产品及销售服务网点覆盖全国30多个省、市、自治区,同时远销亚洲、美洲、欧洲、非洲等20多个国家和地区。特别是近年推出的双燃料发动机、V170柴油机、ZC200柴油机等产品以其卓越性能、高性价比、紧凑美观的设计等优点,得到广大用户的高度青睐和一致好评。
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