固废与碳循环利用研究中心致力于可燃固废(城市固废、生物质、污泥、医疗废物等)的热化学转化、二氧化碳的捕集与转化、太阳能光伏/光热利用、钢铁行业节能等领域的技术开发及服务,开发了生物质炭化、污泥炭化、流化床气化焚烧、可燃固废制氢、固体废弃物水热处理、二氧化碳捕集与原位转化、高炉渣干法粒化、太阳能光伏/光热发电等技术。紧密围绕国内外研究热点,结合工业领域需求,开展国内外行业动态分析、技术经济研究。目前团队10人,其中博士7人,硕士2人,本科1人。
主要研究方向
1、多流程循环流化床燃烧技术
多流程循环流化床燃烧技术原创性地提出“三床两返多流程”的循环流化床概念,采用三级炉膛、两级分离的结构,解决了传统工业锅炉燃料品质不够稳定、运行负荷波动大、管理水平欠佳、烟气处理成本高、难度大的问题,实现了将生物质散料、可燃工业固废、劣质煤等混烧,降低了燃料处理成本,提高了能效比,通过燃烧温度的控制,减少了污染物的生成量,减少了环保投入。
2、湍动流化床(Turbulent Fluidized Bed,TFB)气化焚烧技术
湍动流化床气化焚烧技术基于气化焚烧技术采用独创结构的气化焚烧一体化新型焚烧炉,在炉型结构和燃烧机理上与常规的炉排炉和循环流化床焚烧工艺不同,可在处置生活垃圾的同时协同处置陈腐垃圾、市政污泥、工业垃圾、医疗废弃物(若与垃圾同时处置需经高温蒸煮后运输)、农业废弃物等多元有机废弃物。独创的设计理念使TFB具有优异的能效水平和环保排放水平,污染物排放指标优于国家标准和欧盟标准要求。
3、农村废弃物全处理技术
农村废弃物全处理技术针对生态循环农业的需求,采用创新发明的无害化先进工艺高效制备有机肥,通过一定温度和压力的水热裂解反应全面杀灭病菌、病毒和虫卵,分解抗生素类激素等有毒有害物质,并可使部分重金属钝化。可将多种有机物混合,在一定温度与压力条件下用时1-3小时充分进行水热裂解反应快速将有机物质降解,并同时产出固、液有机肥。突破传统发酵制肥技术,日产日清,高效安全环保。可做到粪便日产日清,真正达到了粪便的减量化、资源化、无害化目的。
4、污泥热解炭化技术
随着我国经济和城市化进程的加快,污水处理规模已成为全球领先。到2020年,我国城镇污水处理量达2.2亿立方米/日,产生的污泥量超过6500万吨/年。污泥集中了污水中大部分污染物,既是污染源也是资源。虽然传统的处理方法主要是填埋,但这导致了二次污染和资源浪费。本技术发明一种污泥碳化方法,在无氧或缺氧环境下,其中水分蒸发后,有机成分被热分解产生可燃气体。根据不同的温度,碳化可以达到不同的资源化利用方向,如土壤改良或作为辅助燃料。该技术的特点是环保、有效处理污染物、实现资源化和碳的负排放。
5、二氧化碳捕集与原位转化技术
温室气体CO2的捕集与利用(CCU)是实现大规模碳减排最有效的技术之一,也是我国实现碳中和目标的必然选择。本团队提出了一套CO2捕集与原位转化技术体系,通过吸附-催化双功能材料,耦合了CO2的捕集及原位CO2转化制备高值化产品技术,不但可以将温室气体CO2高效率地捕集,还能实现CO2的高效转化。通过将CO2捕集和CO2转化集成在同一个工艺阶段,可以免去压缩液化和长距离输运的运营成本,尤其是对于CO2空气捕集及转化具有明显的技术优势。
6、冶金熔渣高速射流粒化及余热回收技术
冶金熔渣高速射流粒化及余热回收技术针对钢铁行业高温余热资源浪费的问题,采用了射流干法粒化技术,整个过程主要包括三个阶段,第一阶段为熔渣破碎,通过高速射流将高炉熔渣破碎为熔渣液滴;第二阶段为熔渣的飞散、急冷凝固,即液滴在飞行过程中会急冷凝固为小颗粒;第三阶段为粒化渣的余热回收,在这个阶段完成凝固热渣粒的余热的回收。该技术在满足高炉熔渣资源化利用要求的同时,又可以满足热量回收的需要,节约了宝贵的水资源,并且不会产生有害气体,有望替代传统的水淬技术,成为未来高炉渣处理技术的发展方向。
7、薄膜分光太阳能光伏/光热联合发电关键技术
薄膜分光太阳能光伏/光热联合发电关键技术采用薄膜分光技术路线,基于现有太阳能光伏发电和光热发电两种技术,开发出了太阳能光伏/光热联合发电关键技术,对不同波谱的太阳能进行梯级利用,显著提高太阳能利用效率。
科研荣誉
1、一种多流程循环流化床锅炉,2023年荣获日内瓦国际发明展金奖,2022年荣获中国发明专利优秀奖;
2、一种带喷砂装置的双循环湍动床焚烧炉,2022年荣获德国纽伦堡国际发明展银奖,2021年荣获中国发明专利优秀奖。
3、在2020年第113届国际空气与废弃物管理协会年会上,论文《Classification and comparison of municipal solid waste based on thermochemical characteristics》被授予“Arthur C. Stern”杰出论文奖;
4、荣获中国节能协会节能减排技术发明奖一等奖、第十届发明创业奖·人物奖特等奖、中国节能环保专利一等奖、中国节能协会节能减排技术发明奖一等奖等荣誉,获“当代发明家”、“强国青年科学家”等称号。