【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫度對(duì)二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的生成特性的影響規(guī)律找到高強(qiáng)度、高耐受性及高效固體氧化劑的制備方法。 (e) 建立復(fù)雜組分可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過程中前驅(qū)體與二惡英生成的定量關(guān)聯(lián) 模型。篩選出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的新型阻滯劑。 (f) 掌握重金屬在不同 控溫 控氧環(huán)境下熱轉(zhuǎn)化過程中化學(xué)價(jià)態(tài)和物理形態(tài)的轉(zhuǎn)化 規(guī)律，及其 定向轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)機(jī)制 。 (g) 初步掌握還原性氣氛下液相熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的高值利用途徑。掌握氧化性氣氛下細(xì)微飛灰中的重金屬資源化回收方法。 (h) 掌握新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用集成系統(tǒng)中 各環(huán)節(jié)對(duì)高效和清潔目標(biāo)的影響機(jī)制，尋求提高能源利用效率和實(shí)現(xiàn)近零排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和優(yōu)化機(jī)制 。 (i) 完成中試規(guī)模的可燃固 體廢棄物源頭預(yù)處理單元 試驗(yàn)平臺(tái)和 氣氛可控的熱處置單元 試驗(yàn)平臺(tái)的建 設(shè)。 完成項(xiàng)目中期進(jìn)度報(bào)告， 發(fā)表期刊論文 35 篇以上，申請(qǐng)發(fā)明專利 8 項(xiàng)，年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 進(jìn)行催化酯化、催化加氫等品質(zhì)提升研究； 研究 多功能復(fù)合 吸附 劑， 以及對(duì)富集了 重金屬 的微米級(jí)和亞微米級(jí)細(xì)微飛灰的吸附特性。 9) 開始 建設(shè)中試規(guī)模的新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用的綜合試驗(yàn)平臺(tái) ，包括中試規(guī)模的可燃固 體廢棄物源頭預(yù)處理單元試驗(yàn)平臺(tái)和 氣氛可控的熱處置單元試驗(yàn)平臺(tái) 培養(yǎng)博士生 8~10 名、碩士生 12~15名 。 第 三 年 1) 進(jìn)行 多尺度復(fù)雜組分可燃固體廢棄物凈化調(diào)質(zhì) 的實(shí)驗(yàn)和 機(jī)理 分析 。搭建可燃固體廢棄物中污染物源頭控污機(jī)理試驗(yàn)臺(tái)， 開展源頭調(diào)質(zhì)和定向分離控污實(shí)驗(yàn)和機(jī)理研究 。 2) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的成果，建立各個(gè)基元的燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 ， 在專用臺(tái)架上利用分析儀器進(jìn)行不同尺度下可燃固體廢棄物典型基元組合熱解氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究。 3) 在專門的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架（流化床、固定床）上，耦合氯組分和溫 度、氧化劑調(diào)控條件（無(wú)氧、缺氧、空氣、富氧），實(shí)驗(yàn)研究熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，重點(diǎn)考察二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的 a) 建成高品位熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物凈化調(diào)質(zhì)試驗(yàn)裝置，完成試驗(yàn)裝置的調(diào)試和初步試驗(yàn)，獲得凈化調(diào)質(zhì)特性和基本規(guī)律。 b) 建成可燃固體廢棄物中污染物源頭控污機(jī)理試驗(yàn)裝置，完成試驗(yàn)裝置的調(diào)試和初步試驗(yàn)。 建立識(shí)別、分類和定量預(yù)測(cè)污染物排放的模型； 獲得多形態(tài)高值化產(chǎn)物中污染物脫除機(jī)理和方法。 c) 得到完整的基元的燃 燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 及 不同尺度下可燃固體廢棄物典型基元組合熱解氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 d) 得到不同氧化劑調(diào)控下氯組分和年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 生成特性。 4) 利用可燃固體廢棄物基元的載氧固體氧化劑熱化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探索廣譜性高強(qiáng)度載氧固體氧化劑與各種可燃固體廢棄物之間的反應(yīng)特性及氧傳遞規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)。 6) 開展利用量子化學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件模擬前驅(qū)物生成二惡英反應(yīng)過程研究，建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；進(jìn)行基于飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的二惡英在線檢測(cè)新方法研究。 7) 研究復(fù)雜組分可燃固體廢棄物能源化利用過程中重金屬定向轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定脫毒機(jī)制 ；探索不同控氧氣氛下熱轉(zhuǎn)化過程中重金屬化合物對(duì)二惡英生成的催化機(jī)理。 8) 研究可燃固體廢棄物熱解、氣化和燃燒多單元之間相互作用機(jī)理，開展對(duì)于不同種類可燃固體廢棄物熱解、氣化和燃燒耦合集成試驗(yàn)研究，研究各單元間能量匹配與系統(tǒng)平衡； 進(jìn)行提質(zhì)后熱解油在發(fā)動(dòng)機(jī)上部分替代柴油的試驗(yàn)研究； 9) 研究不同可燃固體物種類及熱解、氣化方式制備的熱解氣的組成特征；研究催化重整制氫或制甲烷的方法，以及重整過程的高效、廉價(jià)、清潔催化劑的制備方法。 溫度對(duì)二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的生成特性的影響規(guī)律。 e) 初步得到廣譜性高強(qiáng)度載氧固體氧化劑與各種可燃固體廢棄物之間的反應(yīng)特性及氧傳遞規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 f) 獲得氣相二惡英在線檢測(cè)的基本原理及實(shí)現(xiàn)手段，建立基于前驅(qū)體與二惡英定量關(guān)聯(lián)關(guān)系的在線檢測(cè)新方法。 g) 掌握 復(fù)雜組分可燃固體廢棄物能源化利用過程中重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 ， 建立重金屬無(wú)毒化定向誘導(dǎo)和穩(wěn)定脫毒新途徑； 初步認(rèn)識(shí) 重金屬化合物對(duì)二惡英 生成的催化機(jī)理 h) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各單元耦合集成，獲得能量高效轉(zhuǎn)化和污染物近零排放的熱解、氣化和燃燒一體化熱處置優(yōu)化參數(shù) ,掌握可燃固體廢棄物多單元熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的耦合機(jī)制 ,掌握還原性氣氛下氣相和液相熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的高值利用途徑。 i) 完成中試規(guī)模的 高效余熱利用單元 試驗(yàn)平臺(tái)和 衍生產(chǎn)物綜合利用單元 試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)。 完成項(xiàng)目中期進(jìn)度報(bào)告， 發(fā)表期刊論文 45 篇以上，申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)，年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 10) 研究多相流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)規(guī)律與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理之間的耦合規(guī)律，通過數(shù)值模擬和系統(tǒng)分析掌握 廢棄物能源化清潔利用 流程中各環(huán)節(jié)對(duì)高效和清潔目標(biāo)的影響機(jī)制 ； 11) 按照 新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用的綜合試驗(yàn)平臺(tái) 的要求 ， 建設(shè)中試規(guī)模的 高效余熱利用單元 試驗(yàn)平臺(tái)和 衍生產(chǎn)物綜合利用單元 試驗(yàn)平臺(tái)。 培養(yǎng)博士生 8~10 名、碩士生 12~15名 ,出版一部專組著。 第 四 年 1) 開展熔融鹽凈化調(diào)質(zhì)機(jī)理研究 ,研究低能耗、低排放多形態(tài)高值 化轉(zhuǎn)化方法和路徑；進(jìn)行 源頭調(diào)質(zhì)以及定向控污 實(shí)驗(yàn)研究 ；探索污染物的源頭定向分離機(jī)制 。 2) 采用全生命周期評(píng)價(jià)法（ LCA）定量分析源頭定向分離對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn) 。 根據(jù)前期的實(shí)驗(yàn)成果，建立各個(gè)基元的熱解氣化模型和基元典型組合的熱解氣化模型。 3) 在專門的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架（流化床、固定床）上，耦合溫度、氯、可能促進(jìn)二惡英的重金屬成分和氧化劑調(diào)控條件（無(wú)氧、缺氧、空氣、富氧），實(shí)驗(yàn)研究熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，重點(diǎn)考察 a) 獲得熔融鹽對(duì)于酸性污染物的吸收機(jī)制和凈化調(diào)質(zhì)機(jī)理；獲得低能耗、低 排放多形態(tài)高值化轉(zhuǎn)化機(jī)制。 完成可燃固體廢棄物污染物交叉耦合及源頭控污相關(guān)試驗(yàn)。 b) 建立適合于我國(guó)固體廢棄物特征的源頭控污定向分離優(yōu)化策略和方法 。 c) 形成復(fù)雜組分可燃固體廢棄物在能源化利用過程中的排放預(yù)測(cè)模型； 得到各個(gè)基元的熱解氣化模型和基元典型組合的熱解氣化模型。 d) 得到不同氧化劑調(diào)控下氯組分和溫度、重金屬對(duì)二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的生成特性的影響規(guī)律，以及在年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的生成特性，并改造現(xiàn)有熔融試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行廢棄物的熔融處置熱態(tài)試驗(yàn)研究。 4) 利用可燃固體廢棄物基 元的載氧固體氧化劑熱化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，考察可燃固體廢棄物基元的化學(xué)鏈反應(yīng)過程中載氧體的化學(xué)耐受性、機(jī)械強(qiáng)度變化規(guī)律，評(píng)價(jià)并研究高機(jī)械強(qiáng)度載氧體的調(diào)控制備方法和機(jī)理。 5) 開展二惡英單途徑、多途徑降解以及協(xié)同效應(yīng)的試驗(yàn)研究，獲得多途徑耦合分解二惡英新方法。 6) 研究不同 控溫、 控氧氣氛下熱轉(zhuǎn)化過程中重金屬與二惡英類化合 物生成 的相關(guān)性，氧氣氛與溫度分段控制抑制二惡英產(chǎn)生的方法 ；探索 固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過程中關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除 機(jī)理。 7) 研究不同可燃固體物種類及熱解、氣化方式制備的熱解炭的孔隙結(jié)構(gòu)、表面活性、吸 附能力以及分形特征；研究制備高性能吸附材料的方法。 8) 研究不同可燃固體物種類及燃燒方式產(chǎn)生的煙氣中含氯物質(zhì)的組成及濃度；研究能夠在中高溫條件下深度脫氯的方法，高效廉價(jià)脫氯劑的制備方法，以及脫氯反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型熔融條件下的污染物生成特性。 e) 掌握高機(jī)械強(qiáng)度載氧體的調(diào)控制備方法和機(jī)理。 f) 建立基于生成阻滯、非毒性定向誘導(dǎo)、多途徑耦合分解的 二惡英排放控制新機(jī)制。 g) 掌握重金屬化合物對(duì)二 惡 英生成的催化機(jī)理 ；初步發(fā)展 固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過程中 重金屬和 關(guān)鍵污染物的脫除途徑 。 h) 掌握還原性氣氛下固相熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的高值利用途徑 ,掌握中高溫?zé)煔庵械?HCl、 Cl2 等含氯物質(zhì)脫除方法。 實(shí)現(xiàn)氧化性氣氛下熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的飛灰和底渣的低能耗資源高值化途徑的低能耗、無(wú)害化方法。 i) 完成中試規(guī)模的 全過程污染物控制 單元試驗(yàn)平臺(tái) 和自動(dòng)控制單元 試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)。 完成項(xiàng)目進(jìn)度報(bào)告， 發(fā)表期刊論文 45篇以上，申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)，培養(yǎng)博士生 8~10 名、碩士生 12~15 名 ，出版一 部專著。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 式。 9) 研究飛灰和底渣制備陶粒、生態(tài)水泥、燒結(jié)磚、路基材料等資源高值化途徑。 10) 按照 新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用的綜合試驗(yàn)平臺(tái) 的要求 ， 建設(shè)中試規(guī)模的 全過程污染物控制 單元試驗(yàn)平臺(tái) 和自動(dòng)控制單元 試驗(yàn)平臺(tái)。 第 五 年 1) 針對(duì)性的篩選并優(yōu)化適合各地可燃固體廢棄物特性的源頭 多形態(tài) 高值化制取方法和途徑；優(yōu)化 高值化 工藝和 源頭控污 技術(shù) 。 2) 分析影響二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的因素及其耦合關(guān)聯(lián)特性，建立描述相關(guān)特性的模型 ,嘗試改造和完善可燃固體廢棄物新一代熱化學(xué)反應(yīng)的試驗(yàn)裝置，探索進(jìn)行完整的熱化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)。 3) 總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在廢棄物焚燒爐中進(jìn)行實(shí)爐實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)全過程二惡英減排。 4) 研究可燃固體廢棄物在能源化利用全過程中重金屬和關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除 機(jī)理 ，探索分段控溫、控氧 a) 在復(fù)雜可燃固體廢棄物源頭 多形態(tài) 高值化預(yù)處理機(jī)制 、 污染物源頭分離 以及多形態(tài)高值化產(chǎn)物調(diào)質(zhì) 方面取得核心技術(shù)。 b) 得到描述氧化劑調(diào)控條件對(duì)熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和二惡英生成的耦合關(guān)聯(lián)特性的模型。 c) 初步得到可燃固體廢棄物新一代熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，得到一個(gè)初步的設(shè)計(jì)方案。 d) 焚燒爐煙氣二惡英排放優(yōu)于國(guó)際先進(jìn)水平，達(dá)到 。 e) 建立氧性氣氛下可化燃固 體廢棄物熱轉(zhuǎn)化全過程協(xié)同優(yōu)化機(jī)制； f) 獲得從熱解氣化剩余物中將金屬、無(wú)機(jī)非金屬高值回收的方法； 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)重金屬和二 惡 英協(xié)同脫除的 途徑。 5) 對(duì)氧化性氣氛下熱化學(xué)轉(zhuǎn)化全過程的多相流動(dòng)與熱質(zhì)傳遞進(jìn)行重構(gòu)，從能量高效利用角度對(duì)全過程進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化研究。 6) 研究還原性氣氛下灰渣中的金屬和無(wú)機(jī)非金屬的形態(tài)和分布特性，探索分離灰渣中金屬和無(wú)機(jī)非金屬的理化處理工藝。 7) 綜合源頭調(diào)質(zhì)、氣氛調(diào)控、過程阻滯、定向誘導(dǎo)、協(xié)同優(yōu)化等創(chuàng)新研究成果， 利用新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用試驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)不同種類、不同來源的可燃固體廢棄物，在不同的溫度、氣氛等工況條件下進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，尋找最優(yōu)化的運(yùn)行工況和條件，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì) 照和比較 。 8) 在理論和試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，建立放大設(shè)計(jì)理論，為新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用集成系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣奠定基礎(chǔ) 。 掌握可燃固體廢棄物在能源化利用全過程中重金屬與關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除機(jī)理 和 途徑； h) 針對(duì)不同種類、不同來源的可燃固體廢棄物，在不同的溫度、氣氛等工況條件下進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，尋找最優(yōu)化的運(yùn)行工況和條件 。 發(fā)表期刊論文 45 篇以上，申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)，培養(yǎng)博士生 8~10 名、碩士生 15~20 名 。 課題研究任務(wù)完成與報(bào)告匯總，各項(xiàng)任務(wù)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，完成項(xiàng)目 ， 驗(yàn)收。 一、研究?jī)?nèi)容 （一） 本項(xiàng)目研究擬解決 以下三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 1） 以低二惡英排放為目標(biāo)的還原 /氧化可控氣氛下可燃固體廢棄物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化規(guī)律 現(xiàn)有以直接焚燒為主的可燃固體廢棄物熱處置技術(shù)存在的主要問題是能源利用效率低，品位差，二惡英等關(guān)鍵污染物排放控制難。通過熱解、氣化等氣氛調(diào)控來提高可燃固體廢棄物能源品位、降低二惡英等關(guān)鍵污染物排放是新一代熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。由于我國(guó)可燃固體廢棄物組分復(fù)雜，如何通過研究其在不同氧化劑調(diào)控氣氛下的熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和各種組分的交互影響規(guī)律，特別是掌握其在不同反應(yīng)尺度下的物理輸送和化學(xué)演變途徑，形成低二惡英排放的熱 化學(xué)處置理論是實(shí)現(xiàn)可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用的關(guān)鍵所在。 2）二惡英和重金屬等關(guān)鍵污染物的全過程排放控制 二惡英、重金屬等關(guān)鍵污染物的排放控制已成為制約我國(guó)以生活垃圾為主體的可燃固體廢棄物能源化利用的核心環(huán)境問題。過程參數(shù)控制處理方法和尾部吸附轉(zhuǎn)移已難以滿足環(huán)保排放要求，對(duì)于二惡英需要解決的關(guān)鍵問題是如何通過其生成過程的阻滯、非毒性定向誘導(dǎo)，以及生成后的協(xié)同分解等全過程控制來實(shí)現(xiàn)近零排放；對(duì)于重金屬需要解決的關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)其化學(xué)價(jià)態(tài)的無(wú)毒化定向誘導(dǎo)和物理賦存的安全穩(wěn)定化。關(guān)鍵污染物的全過程多途徑耦 合排放控制新機(jī)制的建立是可燃固體廢棄物新一代近零排放能源化利用集成理論的重要組成內(nèi)容。 3） 新一代近零排放的可燃固體廢棄物高效能源化利用集成理論 廢棄物能源化是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)學(xué)科基礎(chǔ)理論和