燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃油中的含硫量必须从现在的10ppm减少到1ppm以下。为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附脱硫技术也在开发中，但是吸附选择性低，使用了高价的吸附剂，处理能力也比较低。

成果介绍 成果名称：一种采用白泥的双塔脱硫系统 成果参与单位：华北电力大学 成果完成人：马双忱 知识产权情况：成果对应发明及实用新型专利11项，已形成完整知识产权体系 创新点 本团队主要从事燃煤污染控制，包括脱硫脱硝、碳减排、脱硫废水处理、高温高压水化学等技术开发与工艺优化研究，本科研团队瞄准电力行业环保需求，切实解决行业发展中存在的技术问题，在脱硫废水零排放、白泥脱硫、脱硝副产品硫酸氢铵控制、碳捕集、燃煤固废综合利用等领域开展创新研究，并将科研成果与生产实践紧密结合，不少成果已在生产中得以应用，促进了行业可持续发展。该成果在电力污染控制领域开展创新研究，以企业需求为导向，解决企业生产过程中面临的污染控制与节能减排方面技术难题。 应用案例 华电泸州电厂、国电南宁电厂白泥脱硫 华电渠东电厂ORP调控脱硫系统氧化风机 华电襄阳电厂ORP与氯离子调控脱硫系统运行优化 保定深能电厂脱硫废水零排放与脱硫系统优化控制 获奖情况 2017年燃煤电厂典型环保工程运行绩效综合评价与应用获中国电力创新奖三等奖 2018年大气污染控制工程课程群的建设与改革实践获北京市教育教学成果奖二等奖 2021年燃煤电厂大气污染防治运行保障技术及应用获河南省科技进步奖二等奖 2022年燃煤机组脱硝提效及空预器防堵关键技术研究及应用获河南省电力科学技术进步奖一等奖

本发明属于污水生物处理技术领域，涉及一种采用生物处理方法处理湿法二步法腈纶纺丝尾液的工艺，特别是一种湿法二步法腈纶纺丝尾液的脱硫处理方法。具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。腈纶是聚丙烯腈纤维（PAN）在我国的商品名，由于其性质接近羊毛，故有“合成羊毛”之称。目前，腈纶生产工艺主要有干法纺丝工艺和湿法纺丝工艺两大类，而湿法纺丝工艺又进一步分为湿法一步法工艺和湿法二步法工艺。但是，湿法二步法工艺所产生的腈纶纺丝尾液因其含有大量的硫酸盐而导致处理效果普遍不理想，达标排放率很低。因此，寻求一种有效的湿法二步法腈纶纺丝尾液的脱硫处理方法是当前的热点和难点。本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种采用生物方法进行湿法二步法腈纶纺丝尾液的脱硫处理，既处理了污水又回收了资源，具有良好的应用前景。

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气源现在主要利用天然气，甲醇，DME，轻质馏分，汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，煤油具有价格便宜，携带便利，常温下稳定性高，供给系统完善等优点。可以广泛应用于家庭，汽车，野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃料油中的硫磺含有量必须从现在的数十 ppm 减少到 1ppm 以下。 为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫的话，需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃料油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附型硫磺脱除器正在开发中，但是吸附选择性低，使用了无法再生的高价吸附剂，处理能力也比较低。 项目特色 本技术采用和现在的研究完全不同的想法，利用常压低温下的氧化反应，将煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化剂氧化，并通过常压常温下的选择吸附除去硫的氧化物砜，是一种新的低价脱硫法。无论在国内国外，像本技术一样利用固定床流通式反应装置除去燃料油中的硫磺化合物的研究很少有报告。这个超深度脱硫技术的反应条件非常温和，应用于燃料电池的燃料油重整器，可以很容易使燃料电池小型化，轻量化。和传统的高温高压下的加氢脱硫方法相比，本技术是在温和条件下的高效率脱硫法。和非氧化吸附式脱硫技术相比，脱硫效率高数十倍，对于硫氧化物的选择吸附性高，吸附剂可以再生，吸附剂的使用量减少，可以降低成本。本项目的目的是将这个新的低价脱硫法应用于燃料电池的重整系统，制造出氢气提供给燃料电池。 项目应用前景 1. 利用氧化吸附脱硫法开发煤油的超深度脱硫器 图 1 是氧化吸附脱硫法的原理及煤油超深度脱硫器的概念图。煤油中的难脱硫化合物 DBT 在催化剂及氧化剂存在下，在常压低温下很容易氧化，生成硫氧化物，然后通过常温常压下的吸附被除去。反应容器里放入煤油及氧化剂，通过自然滴落在常压下送进填充了催化剂的固定床流通式氧化反应器，然后，常温常压下通过吸附器进行吸附，除掉氧化后的硫磺化合物。现在的研究结果是通过氧化吸附脱硫法可以将煤油中的硫磺含量减少到 0.5ppm。 2．超深度脱硫煤油的重整反应 图 2 是利用 Ru 系催化剂对含不同浓度硫的煤油进行水蒸气重整反应的结果。其反应是煤油和水生成 CO2 和 H2。从结果来看，不含硫的煤油 750 度的重整反应活性达到 100%，氢气收率达到了 80%，而含硫磺煤油的催化反应表现出催化剂失活现象。 3．项目计划 a.建立一套连续的氧化吸附脱硫装置，改变催化剂，氧化条件及吸附剂，将煤油中的硫磺含量减少到 0.1ppm。 b. 试做一套小型化脱硫装置，进行 1000，2000，10000 小时长期试运转实验，对催化剂，吸附剂的寿命，再生的可能性，装置的长期稳定性进行考察。 c.建立一套煤油的水蒸气重整反应装置，利用超深度脱硫煤油进行水蒸气重整，开发高活性，长寿命的重整催化剂。 d.将超深度脱硫器与重整反应系统组合成试验用别体型重整器，利用煤油制造氢气提供给燃料电池。 e.所需的仪器设备硫磺化学发光检测器（Sulfur Chemiluminescence Detector），氢 火 焰 离 子 检 测 器 气 相 色 谱 （ Gas Chromatography-FlameIonization Detector），热导池检测器气相色谱（ Gas Chromatography-ThermalConductivity Detector）等

皂荚荚果、油茶果壳和无患子果皮中含有丰富的五环三萜类皂甙等天然活性成分（皂素），这些皂甙类成分呈中性，泡沫丰富，易生物降解，对皮肤无刺激，具有较强的洗涤去污能力，较好的耐酸碱、耐盐能力，还能与多种表面活性剂复配产生协同效应。近年来随着石油资源短缺和能源危机日益突出，合成表面活性剂及洗涤剂的生产成本越来越高。此外，大量合成洗涤剂的使用，对环境造成了严重的污染。因此，表面活性剂和洗涤剂必将朝着绿色、环保、可再生方向发展。 天然皂素制备与应用已列入国家“十二五”科技支撑计划，目前已开发出物理分离技术、水提技术、醇提技术及提取与同步纯化技术等，相关技术通过了教育部科技成果鉴定，申请发明专利7项，授权发明专利2项，出版专著1部。

成果描述：纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。我们团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可廉价高效地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。目前技术路线可行，实验室小试阶段已完成；团队急需通过有实力企业的诚意投入，共同完成纳米碳材料新产品的放大生产；快速扩大工业化规模生产和市场销售，形成品牌。市场前景分析：可用于多个高技术产品市场，附加值高；例如：可强化锂电池电极材料性能和锂电池的整体性能；可用于超级电容器储存电能；可用于隐身吸波材料；以及飞机、汽车等轻质配件材料，轻质合金钢，强化钢化高分子材料等。其中纳米碳纤维年用量4万吨，纳米碳管年产能数千吨；而且每年都在明显增长。与同类成果相比的优势分析：目前本团队创新研发的新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。国际先进,国内先进。

随着国家经济的快速发展，高速公路建设及煤炭能源工业迅猛发展，但在路基修筑 中常常遇到泥页岩一类的易软化、泥化岩层，特别是在煤矿巷道中，底板大多为泥岩， 在水及车辆碾压作用下发生严重泥化，极大影响路基质量及交通运输。为解决泥岩泥化 问题，开发了一种高效泥化物固化剂，通过将固化剂材料撒在泥化物上，并进行搅拌， 然后碾压密室后即可，固化后的固化体可直接作为低等级公路无铺面道路，也可作为高 等级公路路基。 对泥化物的含水量及粒度没有特别要求，根据用途不同，选择不同固化剂掺量比例。 泥化物固化体 1d 强度可达到 4MPa。

纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。四川大学研发团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可高效低成本地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。 新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。此技术路线可行，实验室小试阶段已完成。 碳纳米管、碳纤维是近十年飞速发展的新型纳米材料，具有很大的商业价值和用途，附加值高。碳纳米管可以作为模具制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管和金属形成金属基复合材料；这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。

项目成果/简介:本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统，相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上，行程 6 米时，最大定位误差不超过 5 毫米，精度非常高。同时，本展品可确保事故率降低 50%以上，使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标，具有非常显著的经济效益。它定位精度高，有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业，从而进一步拓宽了其工作范围，在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面，国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中，这项成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告（其他三位大会报告人分别来自美国，法国，葡萄牙）。2016 年，成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编（六），信息科学部 5 年共入选成果 25 项，其它入选成果的第一完成人分别为高文院士，杨学军院士，钱锋院士，房建成院士，郝跃院士等著名专家。应用范围:吊车是应用领域最广的设备之一，我国在基础设施建设上的持续投入，为吊车类起重机械的蓬勃发展提供了非常好的机会。随着产业转型升级和战略性新兴产业发展，智能起重机是起重机行业的大势所趋，也是当前智能制造业的迫切需求。具体体现在：（1）新兴产业促使起重机趋向大吨位、高效率、自动化、智能化及多用途方向发展。（2）用户对起重机性能的要求不断提高，为此必须借助于新兴的智能技术来研制智能型起重机。（3）随着全球经济一体化，制造企业需要借助于智能起重机来提升装配水平和生产效率，增强在国际市场的竞争力。 本自动化吊车可以为地方经济和社会发展注入活力，可望形成重要的产业基地。主要体现在：（1）本自动吊车科技水平高，可以提高相关制造业的技术水平和产品竞争力。（2）本自动吊车本身及衍生产业可以提供就业机会，缓解社会压力。（3）本自动吊车主要用于具有智能化生产流程的核电、码头、建筑行业等，可带动上下游企业的发展。（4）本自动吊车具有良好的市场前景，更便于带动产业的发展，在实施地区可形成重要的产业基地。效益分析:特色 1：本展品的自动化吊车包括机械部分与电气部分，还开发了吊车自动控制软件系统。具体而言，为了实现高性能自动控制，提高实时性，设计了基于 DSP 的多轴控制板。手/自动操作可由遥控器上三个按钮进行设置，DSP 可以实时监测对应的三路信号来判断吊车的手/自动状态，以便在变频器操作模式无变化的情况下，通过 PLC实现吊车手/自动控制状态的平滑切换，自动模式由 DSP 提供控制信 号，手动模式由单片机提供。 特色 2：建模、轨迹规划、跟踪及自动快速消摆技术。提出了一种精确的多吊绳吊车模型与一种基于鱼群行为的 RNA 遗传算法的建模方法。可更为准确地刻画实际工业吊车特性，为后续控制方法设计与分析奠定坚实的基础。提出了多种便于台车跟踪的自动消摆轨迹，简单易行，效果良好。此外，提出了一种增强耦合非线性消摆控制技术、一种鲁棒滑模控制方法以及一种考虑轨道约束的自适应消摆控制技术，能充分考虑外界干扰与未建模动态的干扰，取得良好的防摆与定位控制效果。此外，考虑吊车执行器的饱和约束、部分信号不可测量等实际问题，还设计并提出了一系列行之有效的自动控制方法。 特色 3：运动体检测与三维场景重建技术。具体而言，项目组搭建了一种彩色点云获取设备，可以准确获取实际工况下带有颜色信息的三维点云。提出了一种三维的正态分布变换算法，在实际应用中取得了稳定有效的结果。为防止桥式吊车现场危险事故的发生，设计了一种智能监控系统来发现进入吊车操作现场的人，并在可能发生危险时进行警报。经大量测试，所提技术能很好地完成预定任务。 特色 4：持续扰动抑制。针对野外工作的吊车系统，设计了一种适用于持续扰动情况下的非线性复合消摆方法。除此之外，针对周期性干扰的不利影响，项目组还提出了一种重复学习与部分反馈相结合的控制方法。两种方法均可有效抑制持续干扰对吊车系统的影响。 特色 5：竖直起降技术。针对负载的起吊、落吊、水平传送过程，提出了一种非线性跟踪控制方法，该方法能保证台车及绳长变化的跟踪误差始终地保持在任意设定的范围内并收敛于零，同时能有效地消除负载的摆动，大幅提高系统的工作效率。