标志性成果1-燃煤烟气SCR脱硝关键技术研发与工程应用

东南大学研究团队：金保昇、仲兆平、徐海涛、黄亚继、张亚平、张勇

研究团队多年来长期在国家自然科学基金、“973”、“863”等国际项目以及国内外大型企业项目的支持下，开展了燃煤烟气SCR脱硝技术的研究，研究成果获2015年江苏省科技进步一等奖，该研究的主要创新点如下：

1、还原剂快速混合与精确调控。研究成果获授权发明专利3件，授权实用新型专利4件，公开国家发明专利1件，申请国家发明专利2件。该研究准确预测NO通量的全系统数模方法，发明了风帽式喷氨混合装置（图1a），发明了采用直行程执行机构的喷氨格栅（图1b），并提出了流量大小无极变速调节的新方法；

a) 风帽式喷氨混合装置结构	b) 喷氨格栅及其调节系统
图1 风帽式喷氨混合装置结构和喷氨格栅及其调节系统

2、催化剂配方改进与产品制备。研究成果获授权发明专利6件，授权实用新型专利10件，申请国家发明专利13件。该研究基于国产原料的催化剂载体技术，与常规工艺相比，混炼、干燥、烧成时间减少75%、30%、20%，产品合格率大于98%，生产成本降低15%（图2）；

图2 TiO2制备技术

3、系统优化集成与催化剂防堵。研究成果获授权发明专利1件，授权实用新型专利2件，公开国家发明专利2件。该研究中，脱硝装置与锅炉系统集成优化，降低了进出烟气对受热面磨损，提出了催化剂入口烟气中飞灰颗粒均匀分布技术，防止堵塞催化剂的相关装置，拦截烟气中大粒径的“爆米花灰”（图3）。

图3 脱硝装置与锅炉系统集成优化

标志性成果2-生物质化学催化制备含氧燃料新技术

东南大学研究团队：肖睿、张会岩、沈徳魁、向文国、陈永平、肖国民、张勇、司风琪

参与研究单位：中科院广州能源研究所、山东科技大学、厦门大学、华南理工大学、天津大学、天津滨海天联集团有限公司

研究团队针对生物油提质过程中存在的结焦严重，目标产物产率低的问题，根据生物油的理化特性差异，提出水、油相分离，水相选择性加氢制备含氧液体燃料，油相化学链制氢的新思路。其核心技术在2010年的Science杂志上发表，具有广泛应用前景，可推动该技术的产业化。

研究团队将生物油进行水相与油相高效分离，实现油相生物油化学链制氢及水相生物油催化加氢制备含氧液体燃料，突破生物质全组分利用及生物油的“分级转化”的关键技术（廉价催化剂、氢源自给）设立为目标之一，通过对整套工艺的系统集成与工程示范，建成千吨级生物质含氧液体燃料示范装置。

同时，研究团队将获得从废弃油脂制备航空生物燃料的烷烃组分，热解生物油制取芳烃组分的转化机制，以及两种组分获得高品质航空燃油的调和工艺设立为目标之二，建立百吨级制备航空生物燃料示范装置，获得典型生物质制备航空燃油的新工艺与中试规模的关键装备，并初步建立航空生物燃料的生命周期评价框架并预测其环境性能（图4）。

经过近四年的研究，研究团队主要取得了以下四项研究成果：

1） 开发了新型高活性60% Fe₂O₃/40%Al₂O₃和纳米片状制氢载氧体以及NiB、ZH等加氢催化剂，搭建了化学链制氢三联床冷态和热态实验系统，以及浆态床生物油水相加氢系统，针对生物油水相中酸含量高的特性，提出酯化-加氢转化思路，并开展了系统的酯化-加氢研究，最佳工况下，混合醇的选择性经第三方检测达到96.26%。

2） 依次完成了千吨级系统数学模型建立、物料和能量的衡算、工艺软件包的编制和千吨级生物质制备含氧液体燃料成套示范系统的搭建与运行等工作，最终产物中混合醇选择性经第三方检测达到87%，实现了5.54吨生物质制备1吨目标产品，总碳利用率达到89.3%，均超过任务指标要求。

3） 搭建完成含氧液体燃料2t/h蒸汽锅炉和车用发动机燃烧测试平台，对燃料性能进行测试并与石油燃料对比表明，燃烧性能稳定，作为车用燃料与93#汽油相比，辛烷值高出1.1百分点，CO、HC和NO等污染物排放量低，高转速时作功性能相当，低转速时，油耗稍有增加，可以能够和汽油掺混使用。

4） 开发了生物质和废弃油脂共热解、产物油催化制取芳烃工艺，废弃油脂制备生物柴油、生物柴油科尔贝电解法和催化裂化法制取烷烃工艺。建成了百吨级生物质制取航空燃油中试装置系统，并进行了72小时连续实验研究，结果经第三方检测数据如下：芳烃收率达64.2%，合成生物柴油油品转化率95.3%，生物柴油电解脱氧率93.3%，异构化转化率为96.3%，技术指标均达到要求。最后建立了航油制取过程生命周期评价框架并预测其环境性能。

研究成果最终量化统计如下：申请发明专利15项（其中国际PCT专利2项）；发表论文20篇，出版专著1部；培养研究生25人；同时，教师团队中2人获得长江学者特聘教授计划，1人入选百千万人才工程，1人入选科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才；获省部级奖励3项，其中，教育部一等奖和二等奖各1项，省级二等奖1项。