固廢與碳循環(huán)利用研究中心致力于可燃固廢(城市固廢、生物質(zhì)、污泥、醫(yī)療廢物等)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、二氧化碳的捕集與轉(zhuǎn)化、太陽能光伏/光熱利用、鋼鐵行業(yè)節(jié)能等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)及服務(wù),開發(fā)了生物質(zhì)炭化、污泥炭化、流化床氣化焚燒、可燃固廢制氫、固體廢棄物水熱處理、二氧化碳捕集與原位轉(zhuǎn)化、高爐渣干法粒化、太陽能光伏/光熱發(fā)電等技術(shù)。緊密圍繞國內(nèi)外研究熱點(diǎn),結(jié)合工業(yè)領(lǐng)域需求,開展國內(nèi)外行業(yè)動態(tài)分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。目前團(tuán)隊(duì)10人,其中博士7人,碩士2人,本科1人。
主要研究方向
1、多流程循環(huán)流化床燃燒技術(shù)
多流程循環(huán)流化床燃燒技術(shù)原創(chuàng)性地提出“三床兩返多流程”的循環(huán)流化床概念,采用三級爐膛、兩級分離的結(jié)構(gòu),解決了傳統(tǒng)工業(yè)鍋爐燃料品質(zhì)不夠穩(wěn)定、運(yùn)行負(fù)荷波動大、管理水平欠佳、煙氣處理成本高、難度大的問題,實(shí)現(xiàn)了將生物質(zhì)散料、可燃工業(yè)固廢、劣質(zhì)煤等混燒,降低了燃料處理成本,提高了能效比,通過燃燒溫度的控制,減少了污染物的生成量,減少了環(huán)保投入。
2、湍動流化床(Turbulent Fluidized Bed,TFB)氣化焚燒技術(shù)
湍動流化床氣化焚燒技術(shù)基于氣化焚燒技術(shù)采用獨(dú)創(chuàng)結(jié)構(gòu)的氣化焚燒一體化新型焚燒爐,在爐型結(jié)構(gòu)和燃燒機(jī)理上與常規(guī)的爐排爐和循環(huán)流化床焚燒工藝不同,可在處置生活垃圾的同時協(xié)同處置陳腐垃圾、市政污泥、工業(yè)垃圾、醫(yī)療廢棄物(若與垃圾同時處置需經(jīng)高溫蒸煮后運(yùn)輸)、農(nóng)業(yè)廢棄物等多元有機(jī)廢棄物。獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計理念使TFB具有優(yōu)異的能效水平和環(huán)保排放水平,污染物排放指標(biāo)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、農(nóng)村廢棄物全處理技術(shù)
農(nóng)村廢棄物全處理技術(shù)針對生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的需求,采用創(chuàng)新發(fā)明的無害化先進(jìn)工藝高效制備有機(jī)肥,通過一定溫度和壓力的水熱裂解反應(yīng)全面殺滅病菌、病毒和蟲卵,分解抗生素類激素等有毒有害物質(zhì),并可使部分重金屬鈍化。可將多種有機(jī)物混合,在一定溫度與壓力條件下用時1-3小時充分進(jìn)行水熱裂解反應(yīng)快速將有機(jī)物質(zhì)降解,并同時產(chǎn)出固、液有機(jī)肥。突破傳統(tǒng)發(fā)酵制肥技術(shù),日產(chǎn)日清,高效安全環(huán)保。可做到糞便日產(chǎn)日清,真正達(dá)到了糞便的減量化、資源化、無害化目的。
4、污泥熱解炭化技術(shù)
隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的加快,污水處理規(guī)模已成為全球領(lǐng)先。到2020年,我國城鎮(zhèn)污水處理量達(dá)2.2億立方米/日,產(chǎn)生的污泥量超過6500萬噸/年。污泥集中了污水中大部分污染物,既是污染源也是資源。雖然傳統(tǒng)的處理方法主要是填埋,但這導(dǎo)致了二次污染和資源浪費(fèi)。本技術(shù)發(fā)明一種污泥碳化方法,在無氧或缺氧環(huán)境下,其中水分蒸發(fā)后,有機(jī)成分被熱分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w。根據(jù)不同的溫度,碳化可以達(dá)到不同的資源化利用方向,如土壤改良或作為輔助燃料。該技術(shù)的特點(diǎn)是環(huán)保、有效處理污染物、實(shí)現(xiàn)資源化和碳的負(fù)排放。
5、二氧化碳捕集與原位轉(zhuǎn)化技術(shù)
溫室氣體CO2的捕集與利用(CCU)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳減排最有效的技術(shù)之一,也是我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必然選擇。本團(tuán)隊(duì)提出了一套CO2捕集與原位轉(zhuǎn)化技術(shù)體系,通過吸附-催化雙功能材料,耦合了CO2的捕集及原位CO2轉(zhuǎn)化制備高值化產(chǎn)品技術(shù),不但可以將溫室氣體CO2高效率地捕集,還能實(shí)現(xiàn)CO2的高效轉(zhuǎn)化。通過將CO2捕集和CO2轉(zhuǎn)化集成在同一個工藝階段,可以免去壓縮液化和長距離輸運(yùn)的運(yùn)營成本,尤其是對于CO2空氣捕集及轉(zhuǎn)化具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
6、冶金熔渣高速射流粒化及余熱回收技術(shù)
冶金熔渣高速射流粒化及余熱回收技術(shù)針對鋼鐵行業(yè)高溫余熱資源浪費(fèi)的問題,采用了射流干法粒化技術(shù),整個過程主要包括三個階段,第一階段為熔渣破碎,通過高速射流將高爐熔渣破碎為熔渣液滴;第二階段為熔渣的飛散、急冷凝固,即液滴在飛行過程中會急冷凝固為小顆粒;第三階段為粒化渣的余熱回收,在這個階段完成凝固熱渣粒的余熱的回收。該技術(shù)在滿足高爐熔渣資源化利用要求的同時,又可以滿足熱量回收的需要,節(jié)約了寶貴的水資源,并且不會產(chǎn)生有害氣體,有望替代傳統(tǒng)的水淬技術(shù),成為未來高爐渣處理技術(shù)的發(fā)展方向。
7、薄膜分光太陽能光伏/光熱聯(lián)合發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)
薄膜分光太陽能光伏/光熱聯(lián)合發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)采用薄膜分光技術(shù)路線,基于現(xiàn)有太陽能光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種技術(shù),開發(fā)出了太陽能光伏/光熱聯(lián)合發(fā)電關(guān)鍵技術(shù),對不同波譜的太陽能進(jìn)行梯級利用,顯著提高太陽能利用效率。
科研榮譽(yù)
1、一種多流程循環(huán)流化床鍋爐,2023年榮獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎,2022年榮獲中國發(fā)明專利優(yōu)秀獎;
2、一種帶噴砂裝置的雙循環(huán)湍動床焚燒爐,2022年榮獲德國紐倫堡國際發(fā)明展銀獎,2021年榮獲中國發(fā)明專利優(yōu)秀獎。
3、在2020年第113屆國際空氣與廢棄物管理協(xié)會年會上,論文《Classification and comparison of municipal solid waste based on thermochemical characteristics》被授予“Arthur C. Stern”杰出論文獎;
4、榮獲中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能減排技術(shù)發(fā)明獎一等獎、第十屆發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎·人物獎特等獎、中國節(jié)能環(huán)保專利一等獎、中國節(jié)能協(xié)會節(jié)能減排技術(shù)發(fā)明獎一等獎等榮譽(yù),獲“當(dāng)代發(fā)明家”、“強(qiáng)國青年科學(xué)家”等稱號。