近年来，材料的高性能化、多功能化一直是重要的研究方向，而采用蒙托土（MMT）改性聚合物是这一研究领域的热点。这其中，两相熔融插层复合法因为其环境友好以及与现行聚合物加工技术相容已成为最主要的聚合物基/MMT纳米复合材料的制备方法之一，但加工过程中的高温熔融易诱发基体大分子降解是该法存在的主要缺陷； 另外，已有大量研究工作采用原位聚合法制备聚合物基/MMT纳米复合材料，但MMT含量高于3％时，常导致MMT的插层效果不均匀，体系中同时出现未插层、插层与剥离的情况，从而影响复合材料的性能。本项目提出了一种制备这类纳米复合材料的新方法：以超临界二氧化碳（SCCO2）作为介质，原位分散聚合制备聚合物基/MMT纳米复合材料。该全新聚合工艺有如下特点：反应温度较低（60℃左右），可避免加工过程中因高温熔融使大分子链降解的弊病；另外，由于SCCO2的粘度低、传质快，易于制得MMT含量高、且插层效果均匀的聚合物基/MMT纳米复合材料；SCCO2不燃、无毒、价廉，能替代众多有机溶剂，避免环境污染；SCCO2对单体和聚合物的溶解能力可以通过温度和压力进行调节，故通过减压即可实现反应－分离一体化，省却了高能耗的脱溶剂过程，因此使用SCCO2作为聚合反应的介质符合可持续发展的要求。

本项目突破超临界水流化床中煤气化制氢反应器的排渣和长时间连续稳定运行等关键技术，从根本上解决煤炭清洁高效利用难题，构建了世界首套煤炭超临界水煤气化制氢示示范系统，实现了以超临界水相还原气化煤为核心的新型高效气化制氢完整流程工艺技术的集成与长时间连续稳定生产实验，装置连续稳定运行达 4000 小时以上。

本发明公开了一种基于超临界ＣＯ２布雷顿循环的热电联产系统。本发明包含燃料燃烧单元、超临界ＣＯ２布雷顿发电单元、用户供热单元、工业供气单元，所述的燃料燃烧单元（１）用于产生高温烟气给所述的超临界ＣＯ２布雷顿发电单元提供热量；所述的超临界ＣＯ２布雷顿发电单元吸收燃料燃烧单元提供的热量在做功发电后分别将余热用于加热所述的用户供热单元和工业供气单元；所述的用

超临界二氧化碳动力循环（简称sCO2循环），采用超临界CO2为工作介质实现热功转换，具有三个优势：①CO2化学性质稳定，高温下与金属材料反应弱，为进一步提高主蒸汽参数奠定了基础。②当主蒸汽温度超过550℃ 时，sCO2循环效率高于水蒸汽朗肯循环。③sCO2循环整个系统高压运行，系统紧凑。在燃煤发电、核能、太阳能、余热利用等领域具备应用前景。 2017年以来，华北电力大学徐进良教授团队在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委重点基金、国家能源集团重大项目的支持下，对sCO2燃煤发电系统的热力循环构建、超临界CO2传热特性、sCO2锅炉及透平等关键部件概念设计等开展了研究，取得了重要进展。相关成果获得中国电力科学技术杰出贡献奖，基于相关成果获评全国高校黄大年式教师团队，接受科技日报专访：加上高温高压二氧化碳也能当发电“能手”，重点论文入选SDG7研究论文精选集，该文集是过去5年Elsevier能源类期刊针对联合国可持续发展目标的精选论文（中国约20篇），是能源领域发展的关键性研究资源。具体成果如下： 1、超临界二氧环塔燃煤发电循环构建关键技术 引入协同学，提出多级压缩sCO2循环，结合再热及间冷，构成sCO2循环提升效率的广义路径。是国家能源集团sCO2燃煤发电技术路线的基础。提出能量复叠利用原理解决循环与热源耦合面临的烟气热量全温区吸收难题，是国家重点研发计划项目中sCO2燃煤发电烟气余热吸收的关键技术。相关技术已授权美国专利1项，中国专利4项。 2、sCO2锅炉关键技术 围绕sCO2燃煤发电锅炉面临的关键难点问题，使用分流减阻、模块化设计锅炉解决压降惩罚效应，相关成果获得国内外广泛应用。提出受热面温度控制技术，形成锅炉锅侧与炉侧协同设计方法。获得燃煤sCO2循环及全生命周期特性，构建循环侧动态响应及尺度标度律，解决机组深度调峰关键问题，从效率、经济性、动态特性等方面全面论证了sCO2燃煤发电优势。相关技术已授权中国专利3项。 3、sCO2传热及换热器关键技术 提出类沸腾理论，建立高温高压实验台，具备取得数据的能力，能够对sCO2循环关键受热面的流动阻力、传热系数进行精确预测，关联式精度明显改善，并在此基础上提出了sCO2水冷壁设计，对超临界应用技术开发具有广义指导意义。相关成果被国家能源集团新能源研究院、西安热工院等相关研究机构广泛引用，推动了我国sCO2燃煤发电技术的发展。同时具备回热器的设计能力，形成了sCO2多台回热器传并联网络设计技术。 4、太阳能光热发电与低品位能源利用技术 科研团队对中高温超临界二氧化碳太阳能发电的系统设计具有丰富经验，同时在中低温太阳能与余热利用领域深耕多年。自主研发了有机朗肯循环ORC发电系统，实现了专利向企业转让，推动了ORC在余热利用、制氢、海水淡化等领域的工程应用，对系统热力学优化及工质筛选、多目标参数优化及全生命周期评价、膨胀机中多相流理论及实验等方面具有深厚基础。相关技术已授权中国专利10项。 超高参数CO2流动传热实验平台（包括主循环回路系统、冷却水循环系统、工质充液回收系统以及数据采集系统，最大运行压力和温度分别为25MPa和500oC，实现全周均匀加热和半周非均匀加热，获得了丰富的实验数据，弥补了超高参数传热数据的不足，为发展新的超临界传热理论提供数据支撑，为锅炉设计提供第一手数据资料。） 1000MW级sCO2燃煤发电系统图（采用了以下创新性成果：锅炉模块化设计，消除了压降惩罚效应；引入协同学原理，构建了三压缩循环；能量复叠利用原理，实现烟气热量全温区吸收。在透平入口参数为630℃/35 MPa条件下，发电效率达到51%，比现有超超临界水蒸气机组提高4个百分点。） 团队通过原始创新，在该领域具备较强的竞争力，能够独立承担该领域的项目。同时在本领域具有较强的影响力，与国内多家高校团队、科研院所、重点企业有实质合作。 创新点 1、提出了能量复叠利用原理及设备共享概念，解决了sCO2循环平台搭建关键难题。 2、发明了模块化二氧化碳锅炉，消除了由于大流量引起的压降惩罚效应，为sCO2锅炉的研发提供可行的技术路径； 3、提出了超临界类沸腾理论，建立了超高参数二氧化碳传热系统，为sCO2换热器设计制造提供支撑。 应用案例 本成果是国家重点研发计划项目：“超高参数高效二氧化碳燃煤发电基础理论与关键技术研究”的主要支撑，是国家自然科学基金委重点项目的主要研究对象，同时本成果应用于我国国家能源集团~20MW燃煤超临界二氧化碳平台设计。 获奖情 获得中国电力科学技术杰出贡献奖。

超临界水氧化技术是用于高浓度难降解有毒有机废水深度处理的一种高效技术。所用的氧化剂可以是纯氧气、空气或过氧化氢等。其工艺流程如图所示。用高压泵将废水打入热交换器，废水从换热器内管束中通过，之后进入缓冲罐内，同时启动氧气压缩机，将氧气打入氧气缓冲罐内。废水与氧气在管道内混合之后进入反应器，在超临界条件下，废水中的碳氢化合物被氧化分解成无害的CO2、H2O；含氮化合物被分解成N2等无害气体；S、P等元素则生成无机盐。由于气体在超临界水中的溶解度极高，在反应器中成为均一相，从反应器顶部排出；无机盐等固体颗粒在超临界水中的溶解度极低，沉淀于反应器底部。超临界水与气体的混合流体通过热交换器冷却后进入气液分离器进行分离。与常规的水处理技术相比，本技术具有明显的优越性：（1）氧化效率高，处理彻底，水溶液中有机物的去除率可达99.99%以上；（2）反应在密闭容器中进行，密封条件极好，有利于有毒、有害物质的氧化处理；（3）不产生二次污染，处理后的水直接排放或完全回用，节约了资源和能源；（4）应用范围广，几乎对所有有机污染物均可进行氧分分解；（6）由于均相反应停留时间短，反应器结构简单，使用较小体积的反应器就可处理较大流量的有机污染物，有利于工业运行。应用本技术时，需消耗一定的能量以加热废水及驱动高压泵，但废水中的含能物质COD在超临界状态下发生氧化反应时会放出一定的热量，为了降低过程的运行成本，本技术的应用与否取决于废水的COD浓度。研究表明，如果废水的COD小于30000 mg/L时，应用本技术时的运行成本较高，将达到150元/吨废水左右；如果废水的COD浓度为30000~45000 mg/L时，考虑到热量回收，其运行成本接近零；如果废水的COD浓度高于50000 mg/L时，考虑热量回收的价值，此时的运行成本将为“负值”，即在盈利状态下运行。这也是本技术与传统废水处理技术的最大区别：传统技术要求废水的污染越低越好，而本技术恰好相反，废水越污越好。采用本技术存在的最大问题在于过程中产生的腐蚀与盐堵问题。针对这种情况，我们进行了新型反应器的开发并申报了国家发明专利。目前，本技术已申请国家发明专利5项，获授权一项。本技术适用于高浓度难降解有毒有机工业废水，可广泛应用于化工、石油炼制、纺织印染、造纸、医药等行业。

成果简介： 目前国内染料厂、农药厂、制药厂、造纸厂、化工厂、食品厂等，每年排放的高浓度难降解废水约30亿吨左右。对这类高浓度难降解工业废水的处理一直是困扰国内环保界的难题。超临界水的特殊性质使其在有机废水治理方面所具有的无可比拟的优点。

本发明公开了一种融合扩张观测器的超临界火电机组机炉协调控制方法。首先根据1000MW超临界火电机组的非线性模型，基于非线性分析的方法在机组的不同工况点建立多个局部线性模型。之后采用该组局部线性模型，设计了一种融合扩张状态观测器的多模型预测控制器(MMPC)。通过扩张状态观测器的引入，估计并补偿了机组在不同通道内的扰动及模型不确定性，提升了预测控制器的扰动抑制性能。本发明的算法能在保证控制系统全局稳定的前提下实现机组负荷的大范围跟踪，并且具有良好的扰动抑制性能。

项目介绍： 本项目的研发工作先后获得日本学术振兴会（JSPS）、日本大阪盐野（Shiono）香精株式会社的资助(2005, 04 - 2007, 07)。目前拥有日本授权专利1项，专利号：P2008-79558A（日本特许公开）。 大多数香精香料油的香味和药用特征主要由含氧组分提供。超临界二氧化碳可用于从香精香料油中分离含氧组分。但是由于比较低的得率和不稳定的分离效果，这一技术并不能在工业过程中取代真空精馏。研究表明，超临界二氧化碳萃馏过程与真空精馏实际上是互补性很强的过程，配合使用可以成功得到高纯度和高得率的香精香料油中的含氧组分；基于这一技术，与日本大阪市的盐野香精香料株式会社（Shiono Flavor Co., Ltd.，Osaka, Japan)共同开发了从香精香料油副产物中精制香精成分的连续化萃馏技术。并获得日本特许公开（专利）的授权。

一、成果简介 苹果皮渣和葡萄籽是苹果和葡萄加工产品开发后的副产物，富含高品质的功能性油脂和多酚，如籽油含量达到 22-28%，其中功能性多不饱和脂肪酸(以油酸和亚油酸为主)达到了70-80%。近年来的一系列科学研究发现，苹果和葡萄籽油具有重要的功能特性，如降低血清 胆固醇、降血压、抑制血栓形成、预防动脉硬化、冠心病等。

本项目所研发的是用于工业余热利用领域的3MWe级超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统。该系统采用以超临界二氧化碳为工质的闭式布雷顿循环，包含两组转动轴系（电动机-齿轮箱-主压气机轴系、发电机-齿轮箱-涡轮-副压气机轴系）、两套回热单元（高/低温回热器）、热源吸热单元（高温换热器）、冷源放热单元（冷却器）以及测量、控制等辅助系统。得益于超临界二氧化碳的特殊物性，工作于二氧化碳临界点附近的主压气机消耗的压缩功率较小，大幅提高了循环系统的热效率；同时，超临界二氧化碳工质密度极大，使得压气机/涡轮部件的尺寸和体积非常小（直径低于0.15m，体积可下降95%），相应地管路附件尺寸也很小，大幅提高了循环系统的紧凑性。此外，系统还兼具启动快、噪声低、无污染、高安全性和高经济性等诸多优势。