国家科学技术奖励大会1月8日在京召开,2017年度天津市共有19项科技成果荣获国家科学技术奖励,包括技术发明奖2项,科技进步奖17项,涉及装备制造、生物医药、新材料等多个领域。这是自“十二五”以来国家科技奖励数量大幅减少后,本市荣获国家科技奖励项目数最多的一年,较2016年度增长58%,标志着本市在实施创新驱动发展道路上取得了显著成绩。

  其中,天津大学王天友教授领衔完成的“内燃机气流快速检测与评价技术及应用”项目,尧命发教授领衔完成的“新一代超低排放重型商用柴油机关键技术开发及产业化”项目,是本市单位作为牵头单位分别荣获机械工程领域国家技术发明奖二等奖和国家科技进步奖二等奖;军事医学研究院环境医学与作业医学研究所高志贤教授领衔完成的“食品和饮水安全快速检测、评估和控制技术创新及应用”项目是本市单位作为牵头单位荣获轻工领域国家科技进步奖二等奖。

  聚焦国家科学技术奖“津产”项目

  天大项目获国家技术发明二等奖 让内燃机高效燃烧更清洁

  内燃机节能减排关乎国家安全和人民安康。天津大学机械学院王天友教授团队历经十余年,攻克了气流评价技术、气流设计技术、气流一致性控制技术三大难题,开辟了气流主导的内燃机高效清洁燃烧新型技术路径,获得国家技术发明二等奖。昨天在京召开的2017年度国家科学技术奖励大会上,天津大学作为第一完成单位完成的“内燃机气流快速检测与评价技术及应用”成果获得国家技术发明二等奖。

  内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械等诸多领域,但同时也带来了化石能源大量消耗、机动车尾气污染等问题。研发出燃烧效率高、实现清洁燃烧的内燃机是王天友教授团队的攻关目标。燃烧系统是内燃机的心脏,油气充分高效燃烧是节能减排的关键。长期以来,欧美研究者主要关注“油”,采用喷油主导的燃烧技术路径,而王天友团队则在“气”的方面创新性地开拓新路径,取得重大突破。该技术揭示了内燃机缸内气流运动的基本规律,形成了面向燃烧过程的气流评价技术,为气流主导的燃烧系统开发奠定了理论基础。该技术还提出了构建内燃机高温、高压环境下高碳燃料燃烧机理的解耦方法,研发出高滚流快速燃烧系统和高、中、低涡流燃烧系统,形成了气流主导的燃烧系统正向开发技术。其技术机理被福特、克莱斯勒、沃尔沃、美国Argonne国家实验室等多家国际机构采用。王天友团队还发明了缸盖模拟识别、定位、气门升程控制等多种系统,提出了变压差气流测试方法,其测试效率相比欧美传统定压差方法提高了5倍以上。

  该项目授权发明专利20项、软件著作权6项;发表SCI检索论文74篇;主持制定行业标准1项;成果分别通过教育部和中国机械工业联合会组织的同行专家鉴定,认为该项技术“达到国际领先水平”。目前,该技术成果已经整体应用于潍柴、上汽等100多家汽车、发动机企业,其中玉柴有YC6L等7个系列内燃机产品应用,近三年产量31.8万台,创造直接经济效益2.07亿元。

  天大项目获国家科技进步二等奖 重型柴油机实现“超低排放”

  重型柴油机是我国石油消耗大户,据统计,只占汽车总量13.9%的重型商用车消耗了汽车用石油总量的49.2%。天津大学尧命发教授团队围绕超低排放重型柴油机的关键技术开展研究,攻克了燃烧技术、尾气后处理技术、整机结构工艺和系统集成等技术难题,形成了新一代超低排放重型柴油机技术体系。昨天在京召开的2017年度国家科学技术奖励大会上,天津大学作为第一完成单位完成的“新一代超低排放重型商用柴油机关键技术开发及产业化”成果获国家科技进步二等奖。

  重型柴油机广泛应用于载重汽车、大型客车及工程机械等,在国民经济和社会生活中发挥着重要作用。如何在保障重型柴油机使用高可靠性的同时,实现超低排放和低油耗成了摆在天津大学尧命发教授团队面前的一道难题。该技术采用新型带废气再循环(EGR)空气系统,选择性采用中等强度EGR,利用空气稀释与EGR稀释优化柴油机性能和排放,采用低温燃烧与传统扩散燃烧结合的混合燃烧方式,实现全工况范围的高效和低排放,柴油机最低油耗均小于190g/kwh,最高有效热效率达到44.7%,解决了低排放与燃油经济性的矛盾,原始排放满足国4、国5和欧Ⅵ排放控制需要。该技术发明了环境友好型新的催化剂及制备方法,提出燃烧系统与后处理系统耦合控制策略,即通过对空气系统和缸内燃烧耦合控制使排气温度处在后处理高效温度窗口,提高后处理效率,使NOx综合转化效率达到92%,满足欧Ⅵ法规的要求。

  目前,该技术已经应用于玉柴重型柴油机平台,开发了有自主知识产权的多款满足国4、国5和欧Ⅵ重型柴油机,并实现产业化。该技术的应用使我国重型柴油机实现了从国3到欧Ⅵ标准的跨越,研制出的YCL-60欧Ⅵ标准柴油机,通过欧盟E-mark认证,是国内唯一应用的自主品牌欧Ⅵ柴油机产品,应用于北京公交车市场,在与国外公司竞标中获得了2/3的份额。近三年,为企业新增销售额104.6亿元,新增利润17.5亿元。该技术授权美国专利1项,国家发明专利17项,实用新型专利11项,制订国家标准1部,发表论文30篇。该技术促进了我国柴油机工业的科技进步,提升了我国先进柴油机自主研发能力和技术竞争力。

  食品饮水安全快速检测项目获国家科技进步二等奖 一个手提箱食品安全“秒”检

  近年来,食品安全问题、环境污染事件频发,快速检测仪器的市场需求日益增加。尤其是在一些自然灾害应急救援、大型活动保障中,快速检测仪器常常作为第一筛查手段,在保障食品和饮用水安全中发挥着越来越重要的作用。而只有一个手提箱大小的食品安全快速检测箱,即可在15秒—30分钟内快速完成肉类水分、蔬菜残留农药、酒中甲醇、肉制品中亚硝酸盐含量等30多项食品安全检测关键指标,检出灵敏度符合国家标准。由于体积小,携带方便,检测灵敏、准确、快速,操作简单等优点,这款食品安全快速检测箱曾在奥运会、G20峰会等重大活动和汶川、玉树等抗震救灾的食品安全保障工作中“大显身手”。

  由军事医学研究院环境医学与作业医学研究所高志贤研究团队主持的“食品和饮水安全快速检测、评估和控制技术创新及应用”项目,经过多年产学研用联合攻关,昨天摘得2017年度国家科技进步二等奖。该项目突破快检、评估、控制三大核心环节关键技术瓶颈,形成了应急条件下食品和饮水安全的保障技术体系。而这款集试剂、器材、智能化微型光电检测仪和多功能光反向传感器于一体的食品安全快速检测箱,则是该项目的重要成果之一。

  应急条件下保障食品和饮水安全面临诸多挑战,要求样品处理高效、检测快速灵敏、评估准确、净化消毒及时。该项目构建了快速检测技术体系,攻克了高温高压动态密封和强极性萃取相不耐高温的国际技术难题,研制的设备打破国外同类产品在全球近乎100%的垄断地位。该项成果授权美国发明专利3项、中国发明专利40项,制订标准13项。同时,开发了33种新材料、214种试剂盒、8个核心器件、70台(套)设备和可检测148种指标的数字化、模块化快检箱组,构建了应急条件下从现场快检到实验室确证的完整技术体系。

  作为汶川地震、庐山地震等多次自然灾害应急检测的亲身参与者,高志贤研究员告诉记者:“自然灾害会导致水源、食品遭受不同程度的污染,如地震后通常都会伴有降雨,雨水将一些生活垃圾冲入河流,导致水源被污染。我们通常会在自然灾害发生后的一两天内赶赴灾区,主要负责当地饮用水、食品的安全监测和风险评估及监控工作。一旦发现问题,我们就会立即用现场快速检测仪器对被污染水源或食品进行检测。快速筛查食物中毒可疑因子,防止其进一步扩散以及赢取抢救患者的最佳时间,最大限度地将安全风险因子降到最低,确保老百姓的生命健康安全。”