DOC《2019年高等学校科学研究优秀成果奖推荐公示内容》

2019年高等学校科学研究优秀成果奖推荐公示内容 项目名称 农林废弃物热解气化耦合及多联产关键技术研发与工业应用 推荐单位(专家) 中国石油大学(华东) 项目简介 能源和环境的双重危机使生物质能成为当今世界关注的热点之一.

在中国农林废弃物利用不仅是能源工程,更是一项环保工程、民生工程和"三农"工程.但由于组成结构复杂多变且为难以均一化、密度低、分散逛、集输成本高的固体物料特性,生物质热转化基础研究深度不足,致使目前绝大多数农林废弃物利用装置照搬煤化工和石油炼制技术,效率和效益低下并存在二次污染,甚至必须依靠政策补贴才能生存,农林废弃物规模化清洁高效高值化利用成为国内外生物质能发展面临的挑战. ① 创建了普适性的生物质六组分分离法和基于化学族的生物质分子水平传递反应理论.针对不同种类、部位和产地的生物质组分差异大、组成结构异常复杂,而现有基于纤维素、半纤维素、木质素三组分的生物质分子水平热解基础研究结果对不同类型生物质适应性差且未考虑固体颗粒反应热质传递特性的缺陷,按照化学相似性创建了生物质六组分(纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、油酯类和蛋白质)化学族分离方法和体系,可满足各类生物质组成特性分子水平表征和研究需求;

首次基于六组分化学族和固体颗粒热质逆向传递的反应特性有效地解析生物质热转化历程和机理,构建其反应和热质传递交互作用的集总动力学,揭示了热转化工艺条件与产物组成分布的关联耦合规律以及挥发物最大化析出的调控与强化机制,形成了基于六组分化学族的生物质分子水平传递反应新理论,从而为各类生物质热化学转化过程产物预测、新工艺和新设备的开发设计及优化操作提供可靠的理论依据. ② 基于理论-工艺-设备-催化剂一体化,发明生物质高效清洁的规模化分级热解气化工艺及系列成套装备技术.首次提出了将生物质高温快速临氢热解、气相焦油临氢催化裂解和半焦催化气化三个过程集成耦合、依次逐级进行的分级热解气化原创性技术路线;

并通过将内循环阶梯湍流床和脉冲提升管循环流化床的结构耦合,发明了匹配的燃气型复合循环流化床气化炉核心装备技术,形成了生物质规模化分级热解气化成套技术,无需外加氢源和催化剂,碳转化率≥95%,气化效率≥85%,燃气热值≥1600Kcal/m3,燃气基本不含焦油,消除了传统生物质气化存在的甲烷含量和热值低、焦油含量高和含酚废水二次污染的共性瓶颈,用于气化发电较生物质直燃发电效率提高一倍以上,打破了直燃发电依靠政策补贴才能生存的困局,同时消除直燃发电的二f英和PM2.5排放污染,为生物质低成本规模化高效清洁利用提供技术支撑. ③ 基于理论-工艺-设备一体化,发明生物质双管毫秒热解-气化耦合多联产工艺及成套装备技术.首次提出了生物质下行管毫秒热解液化与脉冲提升管气化再生耦合的多联产技术路线;

并利用热载体分级循环将加热和热解过程耦合,研发了匹配的双管下行超短接触循环流化床核心装备技术,形成以生物油、燃气和草木灰为目标产物的生物质规模化热解-气化耦合多联产成套技术,在国际上首次同时解决液收低、油中带灰、油中高含水、油气结焦堵塞、半焦载体异重返料和钾离子导致床料结焦死床等十大工程化关键共性难题,液收提高≥30%、油中含灰量由≥10%降至