成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取是一种新型的分离技术, 它是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。CO2- SFE技术由于温度低, 且系统密闭, 可大量保存对热不稳定及易氧化的挥发性成分, 为中药挥发性成分的提取分离提供了目前最先进的方法。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。这项技术除了用在化工、医药等行业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素及银杏叶、紫杉中的有价值成分。可见这项技术在未来具有广阔的发展前景。 超临界流体萃取的特点　1．萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂, 操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本。 　2．压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显著变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此工艺流程短、耗时少。对环境无污染，萃取流体可循环使用，真正实现生产过程绿色化。　　3．萃取温度低, CO2的临界温度为31.265℃ ,临界压力为 7.18MPa, 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。　　4. 临界CO2 流体常态下是气体, 无毒, 与萃取成分分离后, 完全没有溶剂的残留, 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 100%的纯天然。　5．超临界流体的极性可以改变, 一定温度条件下, 只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质, 可选择范围广。超临界流体萃取技术的应用 本课题组现已完成：（1）从甜橙皮中萃取甜橙油（2）从银杏浸膏中萃取银杏内酯（3）发酵液制得乳酸钙中萃取还原糖、蛋白质（4）发酵液制得乳酸钙中萃取重金属离子 本课题组可承接： 紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等有价值组分的提纯或回收。 在超临界流体技术中，超临界流体萃取技术与天然药物现代化关系密切。SFE对非极性和中等极性成分的萃取，可克服传统的萃取方法中因回收溶剂而致样品损失和对环境的污染，尤其适用于对温热不稳定的挥发性化合物提取；对于极性偏大的化合物，可采用加入极性的夹带剂如乙醇、甲醇等，改变其萃取范围提高抽提率。

技术简介： 催化精馏技术在一个设备内整合催化反应与精馏分离，在催化反应进行的同 时，通过精馏过程把产物从体系中分离，推动反应平衡向右移动。它适用于需要 催化剂进行均相或非均相催化来提高反应速率,且反应物的转化率和催化剂的选 择性通常达不到 100%的情况。 天津大学开发的新型催化精馏规整填料技术，在实现催化精馏耦合过程的同 时，可有效提升设备的通量以及催化剂的装填量，并降低压降。相比于传统的催 32天津大学科技成果选编 化精馏填料，可提升通量 50%以上。填料内部的特殊结构设计可有效提升气液固 三相的传质，促进物料在催化剂内部的扩散，大大提升了反应效率和分离效率。 目前该技术已经在石化行业中的轻汽油醚化，MTBE，叔丁醇脱水，碳四加氢异 构化等工艺中得到了应用。 应用前景分析： 催化精馏最早应用于甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚(ETBE)等合成工 艺中，现已广泛应用于包括酯化、醚化、异构化、烷基化、叠合过程、烯烃选择 性加氢、氧化脱氢、碳一化学、水解、酯交换和其他反应过程等多种平衡反应。 化工行业中有着巨大的市场需求，且由于催化剂的活性问题，每三年即需要更换 一次，因此该需求有较好的持续性。传统捆扎包式催化精馏填料存在通量小，压 降大，易发生偏流和短路，分离和反应效率低等问题。新型崔化精馏规整填料技 术完美的解决了上述问题，目前，该填料已经在多个工艺上成功工业化应用，为 企业节约了大量的投资费用和操作成本，产品转化率等也有明显提升。 经济效益预测： 相比于传统的捆扎包式的催化精馏填料，该新型催化精馏填料技术可提升通 量 50%以上，节约固定设备初投资 30%以上，节约操作费用 30%以上。相比于 传统的先反应再分离的技术，可节约设备初投资 50%以上，节约操作费用 50% 以上。 技术成熟度:产业化项目

该项目为“十五”国家 863 计划课题成果。针对难降解工业废水浓度高、色度大、 有毒有害的特点，开发出催化铁、催化铝等内电解方法，经处理后废水的可生化性大大 改善、色度降低，且产生的铁离子等起到混凝作用，强化了后续好氧生物处理工艺。对 一般化工区混合废水采用该方法预处理、再经通常的生物处理工艺，出水可以达到二级 排放标准。 

催化精馏技术在一个设备内整合催化反应与精馏分离，在催化反应进行的同时，通过精馏过程把产物从体系中分离，推动反应平衡向右移动。它适用于需要催化剂进行均相或非均相催化来提高反应速率,且反应物的转化率和催化剂的选择性通常达不到100%的情况。天津大学开发的新型催化精馏规整填料技术，在实现催化精馏耦合过程的同时，可有效提升设备的通量以及催化剂的装填量，并降低压降。相比于传统的催化精馏填料，可提升通量50%以上。填料内部的特殊结构设计可有效提升气液固三相的传质，促进物料在催化剂内部的扩散，大大提升了反应效率和分离效率。目前该技术已经在石化行业中的轻汽油醚化，MTBE，叔丁醇脱水，碳四加氢异构化等工艺中得到了应用。

1、成果简介：（500字以内） 以钛金属为基体的带有电催化涂层的电极最初由H. Beer在1965年发明，被称为DSA®型RuO2-TiO2涂层阳极在意大利的Denora公司首先实现了工业化，商品名称为尺寸稳定阳极DSA® （Dimensionally Stable Anode）。DSA®阳极首先被用到氯碱工业，由于它的不溶性，氯过电

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高和环境友好等优点， 是电动汽车的理想动力源。但燃料电池电动汽车(FCV)的商业化，必须解决基 于碳载钳(Pt/C)催化剂FCV的高成本问题。 自2009年美国科学家在Science杂志报道氮参杂碳纳米管(NC)具有潜在 的氧还原(0RR)催化活性以来，化学家与材料科学家一直在探寻如何进一步 提高NC材料的0RR催化活性的方法，以代替目前燃料电池发动机中的Pt/C催化剂。因此，我们的研究团队基于氮参杂石墨烯(NG)材料，在国际上首次通过 “NG分子结构一NG电导率一0RR催化活性”的关联，找到了该科学难题的突破 点.我们在分子结构模拟的基础上，认识到三种氮参杂NG材料中，既唳型和既 咯型具有二维平面结构，使NG保持了石墨烯原有的平面共辗大兀键结构，具 有良好的导电性，因而具有优异的0RR催化活性；而丁基型NG为三维空间不 平整结构，破坏了石墨烯原有的二维平面共巍大e键结构，导电性差，因而0RR 催化活性低。因此，有效的氮参杂应以唬唳型和唬咯型为主，尽可能减少甚至 杜绝丁基型NG的形成。我们利用层状材料(LM)的层间限域效应，通过调制LM 层间距，在LM层间插入苯胺单体，层间聚合，然后热解的方法，获得平面氮参杂 达90%以上的NG材料。其催化0RR的半波电位仅比Pt/C催化剂落后60mV,是传 统方法下获得的NG材料0RR催化活性的54倍，以该材料为正极催化剂的质子 交换膜燃料电池的输出功率达580mW/cm ,与Pt/C催化剂的0RR活性处于同一 个数量级，为世界领先水平。我们开发的此类新型NG材料已经具备了在燃料 电池发动机中完全替代Pt/C催化剂的可能性。LM层间近乎封闭的扁平反应空间 不仅克服了传统开放体系下合成的NG以丁基型为主，导电性差，活性低的弊病， 而且也克服了开放体系下因掺N效率低而导致合成NG成本高的问题。该研究成 果意味着，长期困扰燃料电池实用化的高成本问题将不再是瓶颈问题。

简介：本发明公开一种氧化镁模板协同氢氧化钾活化制备多孔炭材料的方法，属于炭材料与微波化学技术领域。该方法是以煤沥青为碳源，纳米氧化镁为模板，氢氧化钾为活化剂，三者研磨后的混合物转移至刚玉坩埚中，置于微波反应器内进行一步微波加热活化，制得电化学电容器用多孔炭材料，所得多孔炭材料比表面积介于439-1394m2/g之间，总孔容介于0.23-0.94cm3/g之间，平均孔径介于1.95-3.36nm之间，非微孔孔容占总孔容的比例介于26.1-86.2%之间，多孔炭产率介于37.8-84.9%之间。本发明方法具有快速和节能的优点，制得的多孔炭作为电化学电容器电极材料，具有很好的稳定性和优异的综合性能。