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冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域

  为依托巨大市场优势推动能源科技自立自强,加快补齐影响产业链供应链安全的短板技术装备和巩固领先技术优势,根据《国家能源局关于促进能源领域首台(套)重大技术装备示范应用的通知》和《关于能源领域首台(套)重大技术装备评定和评价的办法(试行)》等,国家能源局组织评定并于近日公布了第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目。
  本批26个首台(套)重大技术装备项目紧密围绕能源发展重大需求,从137个申报项目中按照优中选优、突出重点的原则遴选而出。主要包括燃煤电站国产化DCS(含芯片)、燃气轮机热部件及控制系统、大型发电机断路器等11项补强短板技术装备,垂直轴海上风电、异质结太阳能电池生产线、清洁高效煤电和高压电气开关等7项打造优势长板技术装备,特高压输电工程和柔性直流输电工程用成套技术装备等6项支撑重大工程建设技术装备,以及煤矿物联网平台、矿井轨道电机车无人驾驶系统等2项数字化智能化升级技术装备。
  其中,依托中科院理化所“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统的研制”项目(已投产),由冰轮环境技术股份有限公司研制的氢液化领域新型高效氦气螺杆压缩机,也进入第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目名单中。
冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域
  液氦温区大型低温制冷系统
  氦气螺杆压缩机主要应用于超低温制冷(低至-271℃),比如液氦温区大型低温制冷系统。该系统是指制冷温度在4.5K温区范围,制冷量几百乃至万瓦以上,集流程优化与控制技术、气体轴承透平膨胀机技术、氦压缩机及高效滤油技术、复杂低温系统的集成调控技术为一体的低温制冷系统,可为国家航空航天、大科学装置等高科技领域提供重要的战略支撑。
  在国家财政部重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”的支持下,中科院理化所自2015年开始研制250W@4.5K低温制冷机,2016年进入关键设备全面研制及整机调试运行阶段。2016年11月4日,该大型低温制冷系统于实验室廊坊园区实现了整机稳定运行,主要性能指标达到制冷量272W。为进一步提高制冷机性能,2017年研究团队继续攻关,对制冷机各部件及分系统方案进行不断地研究及优化。经过多轮实验测试验证,制冷机性能得到大幅提升。
冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域
  2017年9月16日,项目指挥部在理化所廊坊园区组织召开了250W@4.5K低温制冷机技术测试会。会议听取了“项目总体工作进展报告”、“250W@4.5K低温制冷机技术测试报告”,专家全程监测了250W@4.5K低温制冷机的连续运行,顺利完成技术测试验收。250W@4.5K低温制冷机连续实际运行时间84小时(>72小时),制冷温度4.32K时的制冷量达到280W(考核指标为250W@4.5K),系统单位能耗(1/COP)达到536W/W,各项性能指标均优于考核指标,整机性能达到国际先进水平。
  在冰轮环境高效氦螺杆压缩机组的支持下,全国产化250W@4.5K低温制冷机的成功研制,标志着我国液氦温区大型制冷机从设计、制造到稳定运行的技术与能力得到全面提升,项目攻克了液氦温区的高速氦透平膨胀机技术、紧凑型低漏率换热器技术、低温调节阀门设计和制造技术、制冷机系统集成调控技术,以及高效氦螺杆压缩机技术。同时培养了一批高端设备制造支撑企业,为将来更大规模的低温制冷系统研制打下坚实的基础。
冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域
冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域
  氦气螺杆压缩机的重要意义
  氦气经过压缩机增压后可用于超低温研究、气相分析、焊接、探漏、化学气相淀积、晶体生长、特种混合气等,还可用作标准气、平衡气、医疗气、气球电子管潜水服等的充气。
  目前,天然气是氦的最主要来源,可采用吸收法、膜分离和低温冷凝法等方式脱除氦并加以利用。低温冷凝法是目前各国从天然气中提取氦气广泛采用的方法。通常由气源预处理净化、粗氦气提取及氦气精制等工序构成。
  助力中科院液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制项目的氦气螺杆压缩机,是由冰轮环境与西安交通大学共同研制。该产品对我国军事、国防、航天、核技术、超导技术研发等领域具有重要意义。
  2018年10月21日,冰轮环境技术股份有限公司和西安交通大学共同研制的“氦气螺杆压缩机、水蒸气螺杆压缩机”新产品鉴定会在烟台举行。本次鉴定会由中国机械工业联合会、中国通用机械工业协会联合主办,冰轮环境技术股份有限公司承办。专家组由知名院士、教授及企事业研究员组成。
冰轮环境借氦气压缩机进入重大能源装备领域
  鉴定委员会专家组考察了氦气压缩机及水蒸气压缩机的试验运行状况,对生产现场、加工装备、实验中心等进行实地考察并对全部技术资料进行了审查。项目组对项目研发全过程做了详尽的工作汇报,并完成了专家组询疑、答辩及论证。鉴定委员会认为:氦气螺杆压缩机”及“水蒸气螺杆压缩机”两个项目填补国内空白,样机整体性能达到国际先进水平,其中“氦气螺杆压缩机”项目的容积效率、等温效率以及“水蒸气螺杆压缩机”项目的绝热效率等主要技术指标均处于国际领先水平,产品鉴定完成后,应进行广泛地推广应用。
  新型高效氦气螺杆压缩机和水蒸气螺杆压缩机的成功研制,是冰轮环境从工商业冷冻冷藏向工业超低温、工艺气体压缩、余热节能利用等领域成功拓展的里程碑事件,是冰轮调整产业布局,走转型升级之路的良好开端。未来,冰轮将在持续做大做强冷冻冷藏、中央空调等传统优势市场的同时,围绕“人工环境控制和能源综合利用”业务核心,合理调整资源配置、优化产业结构,积极拓展环保制热、工业气体压缩等应用领域,为企业发展和社会进步做出更积极的努力。
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