项目简介 本成果针对农村废弃生物质资源丰富，以及秸秆禁烧国家政策的实际情况，采用感 应加热原理开发生物质气化技术，采用该技术研发的生物质气化系统具有加热均匀，节 能环保，运行连续，结构简单等优点，可利用秸秆、稻壳、锯末等生物质原料制取富氢 燃气。 性能指标 系统能耗: <10kW; 覆盖面积:100m2 ; 富氢燃气热值:>9MJ/m3 适用范围、市场前景 适用范围：适用于新能源企业开发新型节能项目，解决农场、农村秸秆或其他生物 质废弃资源处理问

针对性地解决了生物质气化转化效率低、焦油、粉尘污染等问题。开发了较空气气化、氧气气化等技术具有明显优势的生物质氧气—水蒸气联合气化装置及工艺， 大幅促进了氢气、碳氢化合物的生成。整个系统实现了高品质富氢燃气大规模生产、余热利用、基于焦油完全转化利用的污染物零排放。特点优势：燃气热值与城市煤气基本相当。焦油完全转化为可燃气体利用，零排放。生物质处理能力可放大至几百至上万吨日处理量。

成果简介： 污泥资源化过程中最大的障碍是干燥高含水量污泥消耗的能源成本太高，导致长期以来污泥资源化没有经济价值。提出了高湿碳基原料高温加热-干燥-热解一体化工艺：水分在制富氢燃料系统中被加热蒸发，并进入气化系统作为气化剂和氢源（水分蒸发消耗的能量没有浪费），将原料中的有机物成分转化为高

通过多年集中攻关，针对性地解决了生物质气化转化效率低、焦油、粉尘污染等问题。开发了较空气气化、 氧气气化等技术具有明显优势的秸秆等氧气—水蒸气联合气化装置及工艺，大幅促进了氢气、碳氢化合物的生成。整个系统实现了高品质富氢燃气大规模生产、余热利用、基于焦油完全转化利用的污染物零排放。目前整套技术已经在研发建设的秸秆处理量 1t/天气化系统上完成调试，正在进行系统大型化、集成化、工程化研究。

1. 痛点问题 “双碳”目标下，能源结构亟待调整。传统化石能源的清洁高效利用，风电、光伏、氢气等可再生能源的快速推广，使得分布式能源产业迎来了高速发展的窗口期。以微型燃气轮机（单机功率25～300KW，简称“微燃机”）为核心装备的分布式能源技术和储氢调峰技术，将掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮，成为21世纪能源技术革命的主流。 目前，微燃机在我国天然气分布式发电市场已有应用，但整机装备严重依赖进口，国产微燃机在产品性能、质量体系等方面尚未成熟，难以实现产业化及商业推广。研发高效、稳定、长寿命的微型燃气轮机面临空气动压轴承技术、高效紧凑式回热器技术、离心压缩叶轮与向心涡轮技术等多项关键技术，本项成果针对微燃机关键技术提供了解决方案，可以解决微燃机国产化的难题。 2. 解决方案 本项成果覆盖了微燃机研发的多项关键技术，核心包括： 1）ODT_SCPL软件V1.0（软件著作权） 2）一种适用光学诊断的预混气体旋流燃烧试验装置及方法（发明专利申请） 3）空气动压轴承技术（非专利技术） 4）高效紧凑式回热器技术（非专利技术） 5）微燃机离心压缩叶轮与向心涡轮技术（非专利技术） 基于本项成果研制的微型燃气轮机，其产品性能指标达到国际先进水平，以30kW微燃机为例，发电效率达22%，热电联供综合效率80%，具有极高的可靠性、超长使用寿命、低维护成本和超低排放，能适用多种应用场景。 合作需求 （1）场地需求：200平米办公场地，1000平米试验场地用于微燃机的部件研发测试和整机试验测试。 （2）团队需求：初期拟组建一支包含10人左右的技术研发核心团队和10名左右具有燃气轮机设计制造经验的工程师团队。 （3）寻找应用场景：由于微型燃气轮机在我国的起步较晚，目前应用较少，需寻找和挖掘微型燃气轮机应用场景，比如：有独立供电或冷热电需求的学校、商超、医院、数据中心等，有掺氢/纯氢等可再生能源发电需求的分布式能源场景，有汽车增程/辅电需求的汽车制造商，以及有野外用电需求的野战部队等。

本发明公开了一种生物质裂解制备富含氢气的合成气的方法，以生物质颗粒(≤2mm)为原料，以 0.005-0.01t/h 速率通过螺旋进料器进入流化床反应器，流化床 N2 进量为1.0-1.5m3/h，压力 0.01-0.08MPa，在 450-550℃的条件下进行裂解，裂解反应产生的高热蒸汽通过微波催化床，在催化剂表面发生催化重整，生物油蒸汽进一步转变为合成气，微波催化床通入少量氧气抑制催化剂表面结焦生成。本发明通过第一阶段流化床裂解后的生物油蒸汽接着在微波固定床发生催化重整反应，降低了能耗，提高了氢气和生物质转化率。

成果与项目的背景及主要用途： 本项目的出发点是将我国大量的生物质及城市有机废物资源（如农作物废弃 物、林业废弃物、城市垃圾中丰富的有机物、造纸造浆中的废物、酒精生产厂的 废液废渣、动物粪便、食品加工中的废弃物、家庭中有机垃圾、草类废弃物，产 量约每年 30 亿吨）高效转化为清洁的电力。我国当前的生物质及城市有机废物 资源没有得到合理的利用。 利用生物质作为能源，不仅有助于我国长期的能源供给问题的解决，更重要 的是可改善环境质量。本项目技术路线所排放污染物如二氧化碳、硫化物、粉尘 粒子的浓度大大低于现有的燃煤发电厂。此外，高效、清洁的气化发电技术可以 克服现有的城市垃圾处理处置方式的缺点。与现有垃圾焚烧炉技术相比，本项目 的技术路线具有以下优点： 1）发电效率高；2）炭转化率高、能量利用率高；3） 排放的二次污染物少；4）初投资和远行费用低。 本项目的目的是有效地利用生物质及城市有机废物，通过流化床气化的方式 将其转变为电力。确保生产电力的成本可以与现有的燃煤电厂竞争，同时确保生天津大学科技成果选编 产过程符合环境友好性要求，没有明显的二次污染。 技术简介： （1）低焦油生物质气化发电技术。低焦油控制技术：<10mg/Nm3。生物燃 气品质提升技术:热值>6MJ/Nm3。多原料生物质气化技术已处于中试阶段，采用 农村秸秆等剩余物进行气化制备生物燃气，满足农村 500 户居民供暖、炊事，剩 余燃气发电并网，用于照明等。利用农林废弃物进行集中供气、供暖、发电，使 用玉米芯、棉花秸秆、麦秸为原料，年处理量为 5200 余吨，产气量 15000m3/天， 气柜出口气体的焦油含量为 8-10mg/Nm3,燃气热值为 5200-6000KJ/Nm3，气化炉 气化效率 72-75%，该技术焦油含量低，后续净化工艺简单，焦油废水排放少， 对环境污染小。 （2）生物质快速热解制备生物油技术，包括生物质选择性催化热解工艺优 化；生物油精制改质的技术工艺路线；车用替代液体燃料的技术开发；千吨级工 艺包的研发与示范。 生物柴油制备技术，规模化高效清洁生物柴油技术 适应多种原料包括地沟 油、粮油加工下脚料与动物植物等，体现出高效清洁优势，具备规模化连续化运 行能力。 （3）新型生物柴油制备技术，研究顺磁性整体细胞催化工艺，兼顾环境与 成本优势，试图突破化学法与固定化酶法的局限性，生物柴油原料拓展与加工工 艺集成，藻类能源植物、耐高盐碱能源植物选育栽培；热化学热解气化与生物发 酵耦合工艺，实现全组分综合利用。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术水平处于国内领先水平，在国际上也是先进的。目前正在申报发明专 利 2 项。 应用前景分析及效益预测： 本项目的市场前景很大。以天津市为例，天津市每年约有 600 万吨生物质资 源，可发出功率为 90-100 万千瓦的电。若考虑大量种植能源作物，则可以发出 更多的电，而且随着发电规模的扩大，可以显著降低成本。如果单座发电厂的规 模在 2000-4000kW，该发电成本与燃煤电厂相当。为天津市大量的生物质废物找 90天津大学科技成果选编 91 到一条合理的利用途径，同时解决了因城市有机垃圾堆置而带来的环境污染问题。 以 2000 千瓦的发电能力为例，投资回收期为 2.2 年，年盈利为 220 万左右。 应用领域： 现有的发电厂、热电厂、农场、乡镇、农林产品加工厂、城市生活垃圾处理 站。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 需要稳定的生物质或生活垃圾原料供应（年需要量为 22000 吨左右）；设备 相对比较简单，但需要由相关的厂家定制生厂；厂房面积约为 15000－20000 平 方米；投资规模在 700 万左右。 合作方式及条件：技术一次购买，技术入股，合作投资入股均可。 

深冷高压储氢技术，可以达到深冷高压能耗降低一半，储氢密度最高，无氢气蒸发损耗，氢气加注速度数倍于高压氢气、系统体积最小的目的。深冷高压储氢在小容量储运容器上具有显著的优势。 重卡车载储氢领域、路基分布式储氢基站、特种车辆储氢领域。 最佳有效体积储氢密度: 67g/L; 高续航里程、动力总成的重量和成本能与柴油车匹敌; 小容积(<500L)高储氢量的发展趋势； 深冷高压加氢站加注速度快、能耗和碳排放低以及安全性高。

1.痛点问题 在“双碳”背景下，我国氢气需求量预期会持续增长。目前我国氢气年产量约为3,300万吨，预计2030年增至3,715万吨，2060年增至约1.3亿吨，产业链年产值约12万亿元。 然而，传统制氢路线难以实现碳排放和经济性的平衡。目前全球96%以上的氢气来自于传统化石燃料（“灰氢”），虽然成本较低，但碳排放量巨大；利用化石燃料制氢的同时进行CCUS可获得“蓝氢”，但受制于CCUS技术发展，总体成本较高；利用可再生能源制造的“绿氢”规避了碳排放问题，是氢能发展的最终归宿，但目前在技术、模式、成本等方面都需要进一步探索和发展。 2.解决方案 化学链制氢是一种新兴绿色制氢技术，以金属基载氧体为中介，借助电子和氧的晶格内迁移，将燃料的氧化还原反应解构为还原、蒸汽氧化、空气氧化三个阶段，在不同阶段分别产出纯H2和CO2。 王伟教授团队基于此构建了“生物质废物制取负炭绿氢工艺”“可燃垃圾/工业固废制取蓝氢工艺”“钢铁灰渣高值资源利用耦合原位产氢氢冶炼工艺”等工艺系统，为市政和传统工业行业提供经济可行的“脱碳”路径。 合作需求 1）产业引导基金支持 2）人才政策 3）中试场地和配套水电气及燃气支持 4）实验室/研发中心建设资金支持 5）税收减免优惠 6）厂房代建 7）九通一平以及相关管道线路等基础设施建设 8）用电，气，水保障以及电价，燃气价等支持 9）企业早期发展以及申报高新企业等支持 10）能耗申请支持 11）环评等资质申请的支持 12）配资支持 13）当地其他同类企业相匹配的优惠政策

华东理工大学与浙江联顺筑养实业集团有限公司共同承担的国家863计划项目课题“粉煤 空气气化制备燃气新技术开发”，依托浙江联顺筑养实业集团有限公司，开发具有完全自主知 识产权的日处理75吨煤级、低成本和全热回收粉煤空气气化制备燃气新技术。该技术具有煤种 适应性强、流程简单和开停车操作方便等特点和优势，该技术主要特点包括： (1) 气化装置开停车时间短，操作简单，安全性高； (2) 碳转化率高，燃气中飞灰含量低； (3) 连续、稳定、准确和可控的高含水量中等固气比粉煤输送。 171资源与环境工程学院科技成果 172 (4) 采用空气气化，省去了昂贵的氧气制备系统。 (5) 气化工艺洁净，环境友好。 建成日处理煤量75 吨粉煤空气气化示范装置，以神府煤为原料基准，采用富氧空气，气 化压力常压，气化装置实现8小时连续运行，达到的主要技术指标为： (1) 空气煤比≤3100Nm3 空气/1000 kg煤； (2) 有效气成分CO+H2+CH4≥38%； (3) 碳转化率≥94~96%； (4) 燃气高热值≥5000 kJ/Nm3；