所属专项：固废资源化

申请编号：2019YFC1906800

项目名称：有机固废高效气化及产品深度利用技术与装备

项目类型：重大共性关键技术

指南方向：4. 有机固废高效转化利用及安全处置（共性关键技术类） 4.6 有机固废高效气化及产品深度利用技术与装备

推荐单位性质：部门

推荐单位：教育部

密级：公开

单位数：10

课题数：5

项目简介：

针对有机固废组份差异大、污染物含量高而杂，导致的热转化过程中能量利用效率低、产物附加值低、污染物排放高等难点问题，本项目提出有机固废“气化协同、产物定向调控及多过程适配”的气化理念和“源头抑制-过程阻断-尾部深脱”的污染物协同脱除新思路，开发6项分别适合非均质、均质有机固废和多组份有机危废高效清洁及产品深度利用技术与装备，建立3项处理量大于200吨/天示范工程，形成可复制的商业化创新模式。

·拟解决的重大科学问题：

基于有机固废组份差异性的流动、传热传质规律及与气化速率匹配关系，目标产物定向调控机制；有机固废热转化中杂原子迁移规律及其对二噁英、SOx、NOx等污染物形成的诱发与抑制机制。

·主要研究内容：

（1）多工况有机固废高效协同气化技术基础。建立典型有机固废气化指纹图谱数据库，研究组份间协同反应传递与产物调控机制；研究重金属钝化及二噁英抑制机制和控制方法；研究颗粒层面传热传质与反应匹配规律，确立单元间耦合模式和最优物/能流过程。（2）有机固废气化产品气深度利用技术与装备。开发高效半焦焦油脱除工艺；研发流化床高效甲烷化和快速移热技术与装备；开发纳米Ni-Ca基制氢催化剂，匹配变压吸附实现高纯氢制备。（3）非均质有机固废稳定高效气化-焚烧一体化技术、装备及示范。开发高储能密度纳米陶瓷蓄热复合材料，构建组份多变原料快速稳定气化新方法；研发多金属负载纳米管阵列型污染物脱除催化剂，开发多级定向催化技术；开发强化稳定气化-旋流燃烧-多级催化净化一体化技术与装备。（4）多组份有机危废零排放安全清洁气化-熔融一体化技术、装备及示范。研发有机危废和多元料浆气流床气化适配技术；开发有机危废中无机物的无害化玻璃态熔渣调控技术；研究系统集成、过程优化与控制方法，开发气化-熔融一体化技术和装备。（5）大宗均质有机固废高效气化耦合热电和气化耦合热炭技术、装备及示范。研究均质工业有机固废双流化床解耦气化原位控氮技术；研究均质农林固废移动床气化气炭产物定向调控机制；研究碱金属迁移规律，开发高效廉价固化和脱除剂制备技术；研发气化耦合热电与热炭成套技术与装备。

·技术路线：

首先通过多工况有机固废高效协同气化基础研究，获得产物和污染物源头调控机制；针对不同固废，开发气化与焚烧、熔融、热电、热炭生产过程的协同耦合技术，实现有机固废有序利用及污染物的高效脱除，通过系统集成，研发不同高效协同气化处置新技术与装备；开发有机固废气化产物提质技术，实现产物的高值化利用。

项目研究团队长期从事有机固废热转化技术研发，拥有13个国家级和25个省部级科研平台，已承担多项与项目有关的国家“973”、“863”、重点研发等重大项目，拥有国际领先的非均质、均质有机固废和危废气化-焚烧、气化-熔融、热化学解耦、气化气高值化小试和中试平台，设计了国内最大的10.8 MW生物质循环流化床气化耦合燃煤发电示范工程。

·预期成果：

形成6套自主研发的成套技术及装备；气化效率大于85%，气化-熔融碳转化率达到97%，气化-焚烧及气化-熔融减容率>95%（湿基），残渣热灼减率<5%，浸出毒性与烟气排放低于欧盟现行垃圾焚烧污染物排放标准，气化-焚烧、气化-熔融处理成本分别低于120元/吨和1000元/吨；热电耦合综合利用效率大于80%；合成气制备氢气纯度>99.99%、甲烷纯度>90%；针对不同固废，建成200吨/天规模以上工程示范3项；申请发明专利40件，形成国家、行业或团体标准及规范征求意见稿4项，建立可推广商业化创新模式。

本项目提出有机固废资源化和无害化新理念，针对不同有机固废开发的高效“气化+X”技术将有力推动我国“无废城市”建设，具有显著的社会、经济和环境效益。