天津市科學技術獎提名項目公示內容

一、 項目名稱： 生物質燃氣高效清潔利用關鍵技術及應用

二、 提名獎項和等級： 科技進步獎一等獎

三、 主要完成單位： 天津大學、天津商業大學、山東科學院能源研究所、天津市生態環境科學研究院、合肥德博生物能源科技有限公司、濟南山源環保科技有限公司、青島邁可威微波創新科技有限公司

四、 主要完成人：顏蓓蓓、程占軍、陳冠益、趙保峰、李健、周生權、陶俊宇、鄧保樂、馮國通、張守軍、吳銀龍、紀祥

五、 提名者： 天津商業大學

六、 項目簡介：

隨著我國“雙碳”戰略的實施，零碳生物質能源技術研發與推廣利用具有更重要的意義。氣化技術是生物質能源利用的重要途徑，其可將農林廢棄物、工業有機固廢、生活垃圾等生物質廢物快速、高效的轉化為燃氣能源，緩解我國大量燃氣進口的局面，體現出巨大的能源安全戰略價值以及環境減碳效益。然而，生物質氣化粗燃氣含有焦油，且熱值較低、稀釋組分多、組成變化大，會造成下游管道堵塞、點火困難、燃燒不穩定，嚴重影響燃氣的燃燒效率，并造成環境污染。針對此問題，本項目研發焦油爐外微波催化裂解工藝，開發低熱值燃氣無焰燃燒超低排放技術，形成面向清潔燃料制備和使用的氣化-燃燒系統評估優化方法與軟件，在以生物質氣化燃氣為代表的含雜質、中低熱值燃氣利用領域取得重大突破

七、 發現點/發明點/創新點：

（1）研發了焦油微波催化裂解新工藝。針對傳統焦油處理過程能耗高、二次污染嚴重、轉化效率低的瓶頸，闡釋了微波能量轉化效率的關鍵控制機制，提出了基于高頻分子震蕩的微波焦油裂解理論，研發了高效吸波-定向催化的雙效催化劑，開發了基于微波效應、熱效應和活性金屬催化效應的焦油微波裂解技術與裝備，實現了低能耗、清潔化、高效率焦油裂解轉化。

（2）開發了具有燃料適應性的燃氣無焰燃燒技術。針對生物燃氣熱值低、組分多變導致的點火困難、燃燒不穩定和污染物不易控制等問題，探明了組分變化對層流燃燒速度、自點火溫度等關鍵參數的影響機制，揭示了無焰燃燒建立機制和污染物減排機理，開發了具有燃料適應性的無焰燃燒設備，實現了生物燃氣的清潔、穩定燃燒。

（3）開發了生物燃氣制備過程仿真與評估優化方法。面向焦油微波裂解與生物燃氣無焰燃燒技術對氣化過程的源頭控制需求，構建了生物質氣化過程環境影響“宏元素分子”評估方法，開發了氣化過程半經驗-半理論耦合仿真模型，形成了面向生物燃氣清潔高效制備的系統評估優化軟件，實現了焦油微波裂解與生物燃氣無焰燃燒技術對多源生物燃氣制備的精準適配。

八、 主要技術支撐材料：

（一）代表性論文（專著）：

1. 論文：Investigation on model compound of biomass gasification tar cracking in microwave furnace: Comparative research.

2. 論文：Microwave reforming with char-supported Nickel Cerium catalysts: A potential approach for thorough conversion of biomass tar model.

3. 論文：Microwave pyrolysis of herb residue for syngas production with in-situ tar elimination and nitrous oxides controlling.

4. 論文：Role of a hot coflow on establishment of MILD combustion of biomass gasified gas.

5. 論文：Experimental and numerical study on adiabatic laminar burning velocity and overall activation energy of biomass gasified gas.

6. 論文：Experimental and kinetic modeling studies of low-pressure premixed laminar 2-methylfuran flames.

7. 論文：Biomass combustion: Environmental impact of various precombustion processes.

8. 論文：A conceptual framework for biomass gasifier design using a semi-empirical model and heuristic algorithm.

（二）知識產權和標準規范：

1. 團體標準：村鎮垃圾移動熱解裝備設計及運行指南. T/CI 041-2022

2. 發明專利：一種生物質氣化焦油的爐外微波催化裂解的方法及其裝置. ZL201611191943.2

3. 發明專利：無焰燃燒自燃溫度測試裝置、系統及方法. ZL202010660310.1

4. 發明專利：用于低熱值燃氣的無焰燃燒系統及方法. ZL201811274898.6

5. 發明專利：一種低熱值生物質燃氣清潔燃燒裝置. ZL201711001438.1

6. 發明專利：一種鎳金屬負載微介孔分子篩催化劑前驅體及制備方法及用途. ZL201510014567.9

7. 發明專利：一種生物質雙流化床氣化制天然氣裝置及工藝. ZL201510346119.9

8. 發明專利：生物質制備燃氣多功能催化劑及制備方法. ZL201710547509.1

9. 實用新型專利：高溫熱解氣微波凈化裝置. ZL202022792864.5

10. 實用新型專利：一種低低溫煙氣處理系統煙道結構. ZL201721699340.3

（三）曾獲獎勵：

1. 中國可再生能源學會科學技術獎一等獎：基于園區模式的多種生物質能源聯產技術及工程應用. 2019

公示期15日