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。 

"古代发明热解浓缩生物质制炭，燃烧温度达到1400℃以上，成就了陶瓷、铁器的人类工业，高温是工业的生命。人类钻木取火至今，始终摆脱不了生物质因低热值，燃烧温度低，达不到大工业生产要求的瓶颈，现代工业文明依赖化石燃料的火源技术，是环境污染、气候变化和不可持续的根源。 我校成功开发生物质单相燃烧的绿色高温工业火源技术，取名为霄，霄是继人类仅有的炭和煤之后第三代高温工业火源技术，获得国际专利。从钻木取火、木柴制炭、火药爆炸到化石燃料，人类每一次新火源技术的出现，无不使人类生产力发生翻天覆地的变革，生物质高温高效燃烧技术将构建领先世界绿色工业体"

世界首创的农林生物质气化发电联产炭、热、肥技术。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 该技术为南京林业大学周建斌教授团队于2002年在世界首创的农林生物质气化发电联产炭、热、肥技术，采用自主专利的气化多联产装置将农林生物质在不需要外加能源，也不需要添加任何化学药品、添加剂、催化剂的条件下同时生产气、固、液三相产物并分别进行高值化利用。产出的生物质可燃气、生物质炭、生物质提取液，在工业、农业和民用设置方面均有广泛用途。 创新提出了林农生物质气化发电联产炭、肥、热的理念，攻克了其规模化生产的技术瓶颈，解决了传统生物质气化、生物质炭等行业长期存在的产品单一、废水废渣污染（世界性难题）等问题，取得了系列原创性成果，获国家科技进步二等奖、江苏省和浙江省科学技术一等奖、梁希林业科学技术一等奖等各1项。

本项目研究成果电力电子系统CAD软件PECS用于对电力电子电路、自动控制系统及交、直流传动系统进行辅助分析与设计。电力电子主电路的仿真采用了研制者提出的系统矩阵变换方法，控制电路的仿真采用了面向结构图的算法，并合理解决了主电路和控制电路的连接，从而使该软件包具有很强的通用性和实用价值。交流电机采用dq双轴模型，能正确反映电机的动态过程，并解决了电机与主电路

本发明公开了一种高压-水热法制备BiVO4光催化剂的方法，该方法包括以下步骤：将硝酸铋和十二烷基苯磺酸钠溶于乙二醇与水体积比为1 : 1的溶液中，偏钒酸铵溶于蒸馏水中；将偏钒酸铵溶液滴加到上述乙二醇水溶液中，搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH为3，形成BiVO4的前驱体，将其转入高压反应釜中并通入氮气、氧气、氩气中的任一种达到2~10MPa的压强，100~120℃醇-水热处理4~12小时，冷却后离心分离进行洗涤，于80℃下干燥后在450℃焙烧4小时即可得到结晶度高、分散性好、粒度小、比表面积大、单斜白钨矿结构的高催化活性BiVO4光催化剂。所得到的BiVO4光催化剂具有良好的可见光催化活性，可广泛应用于处理工业废水。

研发了几种高性能的提取及分离稀散金属铼的活性体系。以生物质废弃物废纤维素为原材料，胺基修饰制备得到了六种胺基化废纸吸附剂，对 Re(VII) 表现出较高的吸附性能。针对含铼料液中经常伴生钼的问题，研制了以稻壳、秸秆为原材料的吸附剂，经酯化后，得到了两种吸附材料 ORH 、 OCS ，以另一种天然生物质褐藻为原材料，经酯化后，得到了具有活性的交联吸附剂 CAS 。通过对实际料液分离铼的动态模拟实验，验证了这几类吸附剂的实际应用性，对 Re(VII) 的回收率可达 97% 以上，为工业应用奠定了基础。针对传统铼的液相分离体系，研制成功多种用于固相萃取的树脂微球，其分离过程可避免传统液液萃取体系易产生第三相，以及产生大量无机废弃物等弊端，实现了快速、绿色的分离效果。以工业液液分离反应器为蓝本，自行设计建制了一套恒温萃取装置，温度控制范围在 5 ℃ -80 ℃，控温精度可达± 0.05K 。在此装置上测定了 10 余套铼的液液分离过程中的热力学参数，以经典的统计力学结合溶液化学理论，计算得到了液液分离过程的热力学参数，进一步解释了萃取反应过程中的溶液化学理论，为反应器的工业化奠定了基础。

本项目的产品主要用于抑制生物质发电厂中生物质燃料燃烧时的结焦问题。

热管式生物质气化炉是将高温热管技术引入生物质气化炉中，实现生物质的间接气化，使得生成的燃气中不含氮气，热值可达15MJ/Nm3。试验结果表明与用空气直接供热气化的气化炉气体组分和热值比较，用热管式生物质气化炉间接供热得到的气体组分中H2的含量很高，约是用空气直接供热气化的10倍，热值是用空气直接供热气化的2～3倍。用所开发的热管式生物质气化炉建立小规模分布式热电联产系统，合理利用生物质能，解决我国分散地区的热、电供应问题。已申请了两项发明专利，目前均已授权。旋转热管生物反应器是采用回路热管的技术原理，依靠热管吸热段上的热管浆叶来实现吸热。热管浆叶和热管搅拌轴是相通的，两者组合的旋转热管本身是一个等温体，当热管浆叶围绕搅拌轴旋转时，在釜内形成圆筒形的液体等温层，并通过布置多层热管浆叶，就可实现整个釜内的温度均匀性。优点是吸热桨叶单元占用空间小，强化管外反应器内介质的传热传质，提高反应器内传热效率和生物反应效率，同时实现节能减排目的。已申请了一项发明专利，目前已授权。

由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。 本技术已申请国家发明专利3件（授权2件），发表学术论文12篇，获国家“973”、江苏省环保厅科技项目支持。