【基金標(biāo)書(shū)】2011CB201500-可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用機(jī)理研究

項(xiàng)目名稱： 可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用機(jī)理研究 首席科學(xué)家： 嚴(yán)建華 浙江大學(xué) 起止年限： 托部門： 教育部 浙江省科技廳 二、預(yù)期目標(biāo) （一） 總體目標(biāo) 通過(guò)本項(xiàng)目研究，解決可燃固體廢棄物能源化利用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，建立新一代可燃固體廢棄物高效能源化利用集成理論，為解決我國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中存在的以生活垃圾為主體的可燃固體廢棄物清潔處置和資源化利用重大需求問(wèn)題提供科學(xué)指導(dǎo)，并在促進(jìn)能源供應(yīng)的多元化和減少污染物排放等方面做出貢獻(xiàn)。 1）深化我國(guó)在 可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用方面的基礎(chǔ)研究，拓展和豐富熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的理論體系和方法，在低二惡英排放的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化理論、二惡英、重金屬等關(guān)鍵污染物的全過(guò)程排放控制，以及新一代近零排放的高效能源化利用集成理論等多方面取得突破。 2）以發(fā)展符合國(guó)家能源多樣化和污染物近零排放等重大需求并且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代近零排放的高效能源化集成理論為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可燃固體廢棄物能源化利用的高效率、目標(biāo)產(chǎn)物的高值化、關(guān)鍵污染物的近零排放控制，形成若干具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可燃固體廢棄物處置創(chuàng)新成果，以克服傳統(tǒng)的可燃固體廢棄物直接焚燒 能源化處置過(guò)程中存在的潛在二次污染問(wèn)題，積極發(fā)展新一代的可燃固體廢棄物熱化學(xué)利用模式。 3）在能源、環(huán)境、化學(xué)等學(xué)科交叉基礎(chǔ)上，形成可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用學(xué)科新方向。建設(shè)具有示范意義的可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用研究平臺(tái)。培養(yǎng)和造就一批在能源、資源與環(huán)境及相關(guān)領(lǐng)域的高層次專家和青年研究骨干，形成在該項(xiàng)目研究領(lǐng)域中有國(guó)際影響力的研究團(tuán)隊(duì)。 （二） 五年預(yù)期目標(biāo) 1）掌握復(fù)雜組分可燃固體廢棄物在還原 /氧化可控氣氛下的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理及交互影響規(guī)律，建立可燃固體廢棄物高值化預(yù)處理調(diào)質(zhì)和源頭控污機(jī)制，探 索基于氧化劑調(diào)控的低二惡英排放熱轉(zhuǎn)化理論，指導(dǎo)形成可燃固體廢棄物高效熱處置集成理論，為相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)優(yōu)化提供理論支撐。 2）探明可燃固體廢棄物在不同熱化學(xué)轉(zhuǎn)化條件下產(chǎn)物的性狀、能源化特性以及關(guān)鍵污染物的生成、遷移機(jī)理，形成二惡英類物質(zhì)的生成阻滯、定向誘導(dǎo)機(jī)理機(jī)制，初步掌握其在線檢測(cè)方法，掌握重金屬的全過(guò)程指紋圖譜，探索重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)無(wú)毒化定向誘導(dǎo)機(jī)理，形成關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除新機(jī)制，為可燃固廢廢棄物能源化利用全過(guò)程污染物控制新機(jī)制的發(fā)展打下基礎(chǔ)。 3）通過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，構(gòu)建新一代近零排放的可 燃固體廢棄物高效能源化利用集成模式。在高值化能源利用、低二惡英排放的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化模式、關(guān)鍵污染物的全過(guò)程近零排放控制等方面形成 4 5 項(xiàng)核心技術(shù)， 4）在能源、環(huán)境、化學(xué)等多學(xué)科交叉和結(jié)合的基礎(chǔ)上形成可燃固體廢棄物高效清潔化利用學(xué)科新方向。 5）在研究領(lǐng)域內(nèi)發(fā)表 索論文累計(jì)達(dá) 200 篇左右，出版專著 3 部以上，組織 1 2 次高水平的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，申請(qǐng) 10 20 項(xiàng)發(fā)明專利，培養(yǎng)博士50 名以上，碩士 100 名以上。 三、研究方案 （一） 學(xué)術(shù)思路 以適合我國(guó)國(guó)情的可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用為目 標(biāo)，從能源、環(huán)境、化學(xué)等學(xué)科交叉提出關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，深入了解我國(guó)復(fù)雜組分可燃固體廢棄物的物理化學(xué)特性及其在還原 /氧化可控氣氛下的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化規(guī)律，通過(guò)氣氛調(diào)控，研究以低二惡英排放為目標(biāo)的可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化機(jī)理，掌握關(guān)鍵污染物的化學(xué)價(jià)態(tài)和物理賦存的遷移變化規(guī)律，形成實(shí)現(xiàn)二惡英和重金屬等關(guān)鍵污染物全過(guò)程排放控制新機(jī)制，研究不同控氧氣氛下熱轉(zhuǎn)化過(guò)程的協(xié)同優(yōu)化和熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物高值利用的新方法，并通過(guò)相關(guān)數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證，獲得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，為我國(guó)可燃固體廢棄物的大規(guī)模能源化高效清潔 利用提供理論基礎(chǔ)和科技指導(dǎo)，項(xiàng)目的總體研究思路見(jiàn)圖 1。 圖 1 課題研究學(xué)術(shù)思路框圖 （二） 技術(shù)途徑 項(xiàng)目的技術(shù)路線基于先進(jìn)的儀器分析，依托機(jī)理性試驗(yàn)研究和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究，并緊密結(jié)合理論分析和模型構(gòu)建來(lái)完成，課題的研究技術(shù)思路如圖 2。 1) 采用色質(zhì)聯(lián)用、熱重分析、原子力顯微鏡等現(xiàn)代測(cè)試和分析儀器分析表征、熱轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法，對(duì)可燃固體廢棄物中單元組分的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)與特性做出較清晰的表征，建立污染物的指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化與高品位利用提供理論基礎(chǔ)。 2) 通過(guò)磁懸浮熱天平、熱 重紅外聯(lián)用、色譜質(zhì)譜等裝置對(duì)可燃固體廢棄物中典型可燃組分進(jìn)行熱解氣化動(dòng)力學(xué)分析，建立單元組分的熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，重點(diǎn)考察碳?xì)浠衔?、金屬和微量元素等?duì)熱反應(yīng)的影響規(guī)律，揭示其在不同氧化 /還原氣氛下的反應(yīng)機(jī)理，分析可燃組分在熱化學(xué)環(huán)境下的微觀反應(yīng)機(jī)理和宏觀反應(yīng)特征，以此來(lái)掌握可燃固體廢棄物中多種組分在還原 /氧化可控氣氛下的交互影響。 3) 基于可燃固體廢棄物基元組分在不同控氧氣氛下的熱化學(xué)反應(yīng)分析，研究復(fù)雜組分可燃固體廢棄物在熱解、氣化、燃燒等典型熱處理過(guò)程的多相流動(dòng)力學(xué)、傳熱傳質(zhì)規(guī)律與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，揭示各熱 化學(xué)單元之間的耦合機(jī)制，形成基于氧化劑調(diào)控和能量?jī)?yōu)化匹配的高效熱轉(zhuǎn)化理論和方法。 4) 利用 高分辨色譜 飛行時(shí)間分析質(zhì)譜對(duì)痕量 和微量 有機(jī)污染物 檢測(cè) 分析 ，研究多組分可燃固體廢棄物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中二惡英等持久性有機(jī)污染物的生成、轉(zhuǎn)化和再合成規(guī)律以及關(guān)鍵影響因素，探索二惡英類污染物生成阻滯和非毒性誘導(dǎo)途徑及基于等離子、臭氧等多途徑耦合的分解方法。 5) 利用原子吸收光譜 /等離子光譜 高分辨理化分析測(cè)試方法，研究熱化學(xué)轉(zhuǎn)化殘余物的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，掌握灰渣中重金屬的化學(xué)價(jià)態(tài)、物理分布和在 不同反應(yīng)氣氛下的環(huán)境毒理特性，探索基于物理包裹、晶格置換等多途徑耦合的灰渣無(wú)害化低能耗高值化利用模式。 6) 從能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)轉(zhuǎn)換和對(duì)環(huán)境的影響等方面，匯總上述各條技術(shù)路線的研究成果，探索可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用集成理論，并開(kāi)展全過(guò)程污染物控制和能效評(píng)價(jià)，對(duì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑進(jìn)行耦合優(yōu)化集成和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，對(duì)發(fā)展高效、清潔的可燃固體廢棄物能源化利用技術(shù)提供指導(dǎo)。 圖 2 基礎(chǔ)研究學(xué)術(shù)思想 （三） 創(chuàng)新點(diǎn)與特色 以復(fù)雜組分的可燃固體廢棄物為主要對(duì)象，基于源頭調(diào)質(zhì)、氣氛調(diào)控、過(guò)程阻滯、定向誘導(dǎo)、協(xié)同 優(yōu)化等設(shè)想，構(gòu)建廢棄物規(guī)?；咝鍧嵞茉椿玫睦碚撆c技術(shù)體系，研究其在控氧氣氛下各組分的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理，特別是關(guān)鍵污染物的生成遷移規(guī)律，探求低二惡英排放的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化模式、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵污染物近零排放的全過(guò)程控制新理論和新一代近零排放的能源化利用集成理論是本項(xiàng)目的特點(diǎn)。與國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究相比較，本項(xiàng)目通過(guò)能源、環(huán)境、化工等學(xué)科的結(jié)合和交叉形成主要?jiǎng)?chuàng)新學(xué)術(shù)思想，可望為開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)和規(guī)?；瘧?yīng)用推廣提供理論指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，形成可燃固體廢棄物高效清潔利用的集成理論和若干擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新體 系，這些技術(shù)可望有效解決我國(guó)城市化發(fā)展過(guò)程中迫切需要解決的以生活垃圾為主體的可燃固體廢棄物的出路問(wèn)題，改變現(xiàn)有的固廢廢棄物直接焚燒利用過(guò)程中潛在的二次污染現(xiàn)狀，同時(shí)可以為我國(guó)城市能源供應(yīng)的多元化發(fā)展和減少污染物排放做出貢獻(xiàn)。 1) 思路特色 (a) 針對(duì)以城市生活垃圾為主體的可燃固體廢棄物能源化高效清潔利用重大需求，從研究復(fù)雜組分理化特性出發(fā)，探索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的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化規(guī)律、關(guān)鍵污染物的全過(guò)程排放控制以及新一代近零排放的高效能源化利用集成理論等三個(gè)科學(xué)問(wèn)題。這三 個(gè)科學(xué)問(wèn)題層層相扣，相互關(guān)聯(lián)，科學(xué)問(wèn)題的解決將極大地促進(jìn)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可燃固體廢棄物能源化清潔利用技術(shù)的發(fā)展。 (b) 圍繞項(xiàng)目科學(xué)問(wèn)題，開(kāi)展能源、環(huán)境、化工等學(xué)科交叉研究，形成可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用新的方向。 (c) 通過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)研究，構(gòu)建可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用集成理論和技術(shù)創(chuàng)新體系，在滿足城市生活垃圾規(guī)?；沙掷m(xù)能源利用的同時(shí)，提高能量轉(zhuǎn)換品質(zhì)和效率，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵污染物的近零排放控制。 2)創(chuàng)新點(diǎn) (a) 從可燃固體廢棄物的復(fù)雜組分入手，探求可燃固體廢棄物高值化預(yù)處理調(diào)質(zhì)和污染物 的源頭控制機(jī)制。 (b) 基于可燃固體廢棄物中復(fù)雜組分在還原 /氧化可控氣氛下的熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和傳熱傳質(zhì)規(guī)律，探求通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)氣氛的調(diào)控形成低二惡英類物質(zhì)排放的新一代熱化學(xué)轉(zhuǎn)化模式。 (c) 基于關(guān)鍵污染物的生成、遷移機(jī)理的認(rèn)識(shí)，建立二惡英生成過(guò)程阻滯、非毒性定向誘導(dǎo)以及生成后多途徑耦合分解的排放控制新機(jī)制?；诨瘜W(xué)價(jià)態(tài)和物理賦存的研究，建立重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)無(wú)毒化定向誘導(dǎo)和穩(wěn)定脫毒新理論。通過(guò)研究熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中污染物的交互影響，探求關(guān)鍵污染物協(xié)同脫除機(jī)制，實(shí)現(xiàn)可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中的近零排放。 (d) 針對(duì)可燃固體廢棄物的規(guī)?；玫男枰ㄟ^(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于源頭調(diào)質(zhì)、氣氛調(diào)控、過(guò)程阻滯、定向誘導(dǎo)、協(xié)同優(yōu)化等創(chuàng)新設(shè)想，建立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。 （四） 可行性分析 我國(guó)目前以城市生活垃圾為主體的可燃固體廢棄物直接焚燒能源化利用解決方案存在著潛在的二次污染和能源轉(zhuǎn)化效率低下等問(wèn)題，而先進(jìn)高效清潔的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化新技術(shù)開(kāi)發(fā)受到基礎(chǔ)研究不足的制約，特別是由于廢棄物組分的復(fù)雜性，導(dǎo)致能源化利用過(guò)程中低二惡英排放的高效熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、關(guān)鍵污染物的全過(guò)程排放控制、新一代近零排放的 高效能源化利用集成理論等基礎(chǔ)研究相當(dāng)薄弱。深入研究這些基礎(chǔ)問(wèn)題，可望為可燃固體廢棄物高效清潔能源化利用提供理論支撐。 （五） 課題設(shè)置 1) 課題設(shè)置思路 為了推動(dòng)項(xiàng)目順 利地實(shí)施，把前面提到的六項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容歸結(jié)為三個(gè)層面，組織六個(gè) 課題進(jìn)行分工研究。 以低二惡英排放為目標(biāo)的還原 /氧化氣氛下的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換機(jī)理、熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中關(guān)鍵污染物的全過(guò)程排放控制、以及適應(yīng)我國(guó)可燃固體廢棄物特性的新一代近零排放的高效能源化利用集成理論是本項(xiàng)目研究擬解決的三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。針對(duì)科學(xué)問(wèn)題，本項(xiàng)目研究課題從三個(gè)層面進(jìn)行設(shè)置。 這三 個(gè)層面分別是： 1)可燃固體廢棄物中復(fù)雜組分物理化學(xué)特性的認(rèn)識(shí)及低二惡英排放的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理； 2)能源化利用過(guò)程中二惡英及重金屬等關(guān)鍵污染物全過(guò)程排放控制； 3)高效能源化利用及熱化學(xué)轉(zhuǎn)換產(chǎn)物的高值化。三個(gè)層面相互聯(lián)系，互相依托，將項(xiàng)目的研究目標(biāo)和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題作為兩條縱線貫穿三個(gè)層面的研究，并作為紐帶把六個(gè)課題緊緊鎖定在六個(gè)主要研究?jī)?nèi)容上。 在課題部署上，在第一個(gè)層面是整個(gè)項(xiàng)目研究的基礎(chǔ)，主要安排了 2 個(gè)課題(課題 1 和課題 2)；第二個(gè)層面是項(xiàng)目研究的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)第三方面內(nèi)容的基礎(chǔ)，在這個(gè)層面的研究中，部署了 2 個(gè) 課題 (課題 3 和課題 4)聯(lián)合進(jìn)行研究，在第三個(gè)層面的研究中，設(shè)置了課題 5。而課題 6 將其他課題的研究成果進(jìn)行耦合集成及優(yōu)化，形成新一代近零排放的適合我國(guó)可燃廢棄物特性的高效能源化利用集成理論。 整個(gè)研究方案概括為三個(gè)層面、六個(gè)課題。六個(gè)課題有分工，有協(xié)作，也有多學(xué)科的交叉、融合，相互借鑒，形成一個(gè)有機(jī)整體。首席科學(xué)家和學(xué)術(shù)顧問(wèn)、學(xué)術(shù)指導(dǎo)一起形成一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，在部署每一個(gè)課題所承擔(dān)科研任務(wù)的同時(shí)，也明確了其在整個(gè)項(xiàng)目中的地位和作用，以及與其它課題的聯(lián)系。 2) 課題之間的關(guān)系 各課題緊密圍繞可燃固體廢棄物清潔高效 能源化利用過(guò)程中所存在的三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，相互聯(lián)系。課題 1 主要側(cè)重于復(fù)雜組分可燃固體廢棄的源頭調(diào)質(zhì)；課題 2 是以低二惡英排放為主要目標(biāo)的熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究，這兩個(gè)課題是其他課題的研究基礎(chǔ)，為課題 3 和課題 4 和課題 5 提供指導(dǎo)。課題 3 和課題 4 側(cè)重于能源化利用的清潔性，其中課題 3 以實(shí)現(xiàn)二惡英的排放控制為研究目標(biāo)，課題4 以重金屬的排放控制和其它關(guān)鍵污染物協(xié)同脫除為研究目標(biāo)，課題 5 側(cè)重于能源化利用高值高效性，課題 6 將其他課題的研究結(jié)果進(jìn)行集成，形成新一代近零排放的高效能源化利用集成理論。具體課題直接的關(guān)系見(jiàn)圖 3。 圖 3 課題關(guān)系圖 3) 六個(gè)課題研究?jī)?nèi)容 課題 1、可燃固體廢棄物的高值化預(yù)處理調(diào)質(zhì)和源頭控污機(jī)理 預(yù)期目標(biāo)： (a) 獲取可燃固體廢棄物中復(fù)雜組分的化學(xué)性質(zhì)和物理賦存特性 (b) 掌握可燃固體廢棄物中污染物源頭富集特征 (c) 在復(fù)雜可燃固體廢棄物源頭高值化預(yù)處理機(jī)制和污染物源頭控制方面取得突破 (d) 探索復(fù)雜組分可燃固體廢棄物多形態(tài)高值化利用機(jī)理、方法和途徑 通過(guò)本 課題的研究，為復(fù)雜組分可燃固體廢棄物新一代近零排放熱轉(zhuǎn)化機(jī)理研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。預(yù)期發(fā)表 40 篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 16 20 篇以上發(fā)表在 物。培養(yǎng)博士生 8 10 人，碩士生 10 12 人。參加和舉辦國(guó)際與國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議，擴(kuò)大我國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域的國(guó)際影響力。 研究?jī)?nèi)容： 分析可燃固體廢棄物中復(fù)雜組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理賦存及熱化學(xué)反應(yīng)特性，研究可燃固體廢棄物高值化轉(zhuǎn)換方法和途徑，探索機(jī)械、生物等低能耗調(diào)質(zhì)機(jī)制，從源頭提高能量品位。研究可燃固體廢棄物中污染物的富集表征和交互影響規(guī)律，探索污染物的源頭定向分離控污機(jī)制，為后續(xù)高效清潔能源化利用奠定基礎(chǔ)。 (a) 可燃固體廢棄物中復(fù)雜組分的化學(xué)價(jià)態(tài)和物理賦存 及熱化學(xué)反應(yīng)特性研究 (b) 可燃固體廢棄物中污染物源頭 及多形態(tài)高值化產(chǎn)物中污染物 富集特征 研究 (c) 低能耗、低排放多形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）高值化轉(zhuǎn)化機(jī)理、方法和途徑研究 (d) 復(fù)雜組分可燃固體廢棄物在 高值化 能源利用過(guò)程中的 污染物 排放預(yù)測(cè)模型 研究 經(jīng)費(fèi)比例： 21% 承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、華南理工大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：陳勇 學(xué)術(shù)骨干：馬曉茜、陸繼東、郭華芳、汪小憨、趙增立 課題 2、以低二惡英排放為目標(biāo)的還原 /氧化氣氛下可燃固體廢棄物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理 預(yù)期目標(biāo)： (a) 建立可燃固體廢棄物中基元組分的熱化學(xué)反應(yīng)表征數(shù)據(jù)庫(kù) (b) 得到多尺度下可燃固體廢棄物在不同控氧氣氛中的熱轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)模型 (c) 在低二惡英排放新一代熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)制方面取得突破 通過(guò)本 課題的研究，為復(fù)雜組分可燃固體廢棄物新一代近零排放熱處置集成體系提供理論依據(jù)。預(yù)期發(fā)表 40篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 1620 篇以上發(fā)表在 物。申請(qǐng)發(fā)明專利 2 項(xiàng)以上。培養(yǎng)博士生 8 10 人，碩士生 6 8 人。 研究?jī)?nèi)容： 建立適合我國(guó)可燃固體廢棄物特性的組分熱化學(xué)表征模型，掌握組分在不同氧化劑調(diào)控氣氛下的熱化學(xué)反應(yīng)模型和不同尺度下的傳熱、傳質(zhì)機(jī)理，研究熱化學(xué)反應(yīng) 過(guò)程中的復(fù)雜組分的交互影響規(guī)律；探索熱化學(xué)反應(yīng)氧化劑調(diào)控對(duì)二惡英及其前驅(qū)物的影響和耦合關(guān)聯(lián)特性，形成低二惡英排放的新一代熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。 (a) 可燃固體廢棄物的熱化學(xué)反應(yīng)表征 (b) 不同尺度下可燃固體廢棄物中基元組分熱化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 (c) 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 (d) 新一代低二惡英排放的熱化學(xué)反應(yīng)機(jī)制 經(jīng)費(fèi)比例： 14% 承擔(dān)單位：清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所 課題負(fù)責(zé)人：張衍國(guó) 學(xué)術(shù)骨干：吳晉滬、蒙愛(ài)紅、王志奇、高興保 課題 3、可燃固體廢棄 物熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中二惡英的全過(guò)程排放控制 預(yù)期目標(biāo)： (a) 建立復(fù)雜組分可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中前驅(qū)體與二惡英生成的定量關(guān)聯(lián)模型。 (b) 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，使可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中二惡英的排放優(yōu)于國(guó)際先進(jìn)水平，達(dá)到 。 (c) 開(kāi)發(fā)二惡英在線檢測(cè)新方法 通過(guò)本 課題的研究，為復(fù)雜組分可燃固體廢棄物二惡英類物質(zhì)的近零排放控制提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。預(yù)期發(fā)表 40 篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 16 20 篇以上發(fā)表在 物。申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)以 上。培養(yǎng)博士生 8 10人，碩士生 10 12 人。舉辦一次以上國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，擴(kuò)大我國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域的國(guó)際影響力。 研究?jī)?nèi)容： 研究二惡英在不同氣氛和催化條件下的生成、分解和再合成規(guī)律，掌握關(guān)鍵制約因素；研究二惡英排放的定量預(yù)測(cè)模型，探索在線檢測(cè)新方法；研究不同控氧氣氛下可燃固體廢棄物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中二惡英生成的阻滯和非毒性定向誘導(dǎo)機(jī)制，掌握二惡英生成后的多途徑耦合分解方法；獲取實(shí)現(xiàn)可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中二惡英近零排放的全過(guò)程控制新模式。 (a) 可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中二惡英的生成、分解規(guī)律 (b) 熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中二惡英的非毒性定向誘導(dǎo)和生成阻滯機(jī)理研究 (c) 能源化利用過(guò)程中二惡英的多途徑耦合分解機(jī)制研究 (d) 煙氣中二惡英的在線檢測(cè)新方法研究 經(jīng)費(fèi)比例： 16% 承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、浙江大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：嚴(yán)建華 學(xué)術(shù)骨干：李曉東、劉文彬、馬增益、金余其 課題 4、可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中重金屬的排放控制及關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除 預(yù)期目標(biāo)： (a) 掌握可燃固體廢棄物中重金屬在不同控氧環(huán)境下熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中的物理化學(xué)形態(tài)表征數(shù)據(jù)庫(kù)。 (b) 掌握可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中重金屬化 學(xué)價(jià)態(tài)的無(wú)毒化定向誘導(dǎo)機(jī)理。 (c) 掌握重金屬和二惡英類等關(guān)鍵污染物在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中的協(xié)同脫除新機(jī)制。 通過(guò)本 課題的研究，為復(fù)雜組分可燃固體廢棄物重金屬的排放控制提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。預(yù)期發(fā)表 40 篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 16 20篇以上發(fā)表在 物。申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)以上。培養(yǎng)博士生 8 10 人，碩士生10 12 人 研究?jī)?nèi)容： 研究可燃固體廢棄物在能源化利用全過(guò)程中重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)和物理賦存的遷移變化規(guī)律；掌握熱化學(xué)轉(zhuǎn)化氣氛、溫度等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)和氣固相分配的影響，探索重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)的無(wú) 毒化定向誘導(dǎo)和穩(wěn)定脫毒新機(jī)制。研究不同控氧氣氛下，重金屬（如 ）化合物（如氯化物和氧化物等）對(duì)二惡英生成的催化機(jī)理，探索分段控溫、控氧實(shí)現(xiàn)重金屬和二惡英協(xié)同脫除的途徑。 (a) 可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)和物理形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律 (b) 重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)的無(wú)毒化定向誘導(dǎo)和穩(wěn)定脫毒機(jī)制研究 (c) 不同控氧氣氛下熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中重金屬化合物對(duì)二惡英生成的催化機(jī)理 (d) 熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中關(guān)鍵污染物的協(xié)同脫除途徑 經(jīng)費(fèi)比例： 13% 承擔(dān)單位：華中科技大學(xué)、同濟(jì)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：何品晶 學(xué)術(shù)骨干：張 軍營(yíng)、章驊、劉晶 課題 5、可燃固體廢棄物高效能源化及產(chǎn)物高值利用機(jī)制 預(yù)期目標(biāo)： (a) 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 (b) 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 (c) 建立氧化性氣氛下可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化全過(guò)程協(xié)同優(yōu)化機(jī)制 (d) 在灰渣等共性固相產(chǎn)物的高品質(zhì)資源化方面取得突破 通過(guò)本 課題的研究，為復(fù)雜組分可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化全過(guò)程優(yōu)化和產(chǎn)物高值利用提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。預(yù)期發(fā)表 40 篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 15 20 篇以上發(fā)表在 物上。申請(qǐng)發(fā)明專利 4 5 項(xiàng)以上。培養(yǎng)博士生6 8 人，碩士生 6 10 人。 研究?jī)?nèi)容： 研究復(fù)雜組分可燃固體廢棄物在熱解、氣化、燃燒等多單元熱化學(xué)轉(zhuǎn)化環(huán)境下的多相流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，探索高質(zhì)高效熱轉(zhuǎn)化的耦合模式。研究還原性氣氛 (熱解、氣化 )下氣、液、固不同形態(tài)熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的高值利用途徑，以及氧化性氣氛（燃燒）下可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化的全過(guò)程優(yōu)化模式。探索低能耗條件下提升灰渣等熱轉(zhuǎn)換產(chǎn)物資源化利用品位的新方法和新理論。 (a) 可燃固體廢棄物熱解、氣化和燃燒多單元過(guò)程的耦合和優(yōu)化機(jī)制研究 (b) 還原性氣氛下可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化 產(chǎn)物的高值利用研究 (c) 氧化性氣氛下熱化學(xué)轉(zhuǎn)化全過(guò)程協(xié)同優(yōu)化研究 (d) 灰渣等共性產(chǎn)物的低能耗資源高值化途徑研究 經(jīng)費(fèi)比例： 18% 承擔(dān)單位：華中科技大學(xué)、東南大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人：金保昇 學(xué)術(shù)骨干：徐明厚、姚洪、黃亞繼、鐘文琪 課題 6、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和系統(tǒng)優(yōu)化 預(yù)期目標(biāo)： (a) 建立適合我國(guó)可燃固體廢棄物特性的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 (b) 開(kāi)發(fā)可燃固體廢棄物能源化利用的全過(guò)程計(jì)算模擬仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái) (c) 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理論的優(yōu)化機(jī)制 通過(guò)本 課題的研究及對(duì)整個(gè)項(xiàng)目研究結(jié)果的融合，建立新一代近零排放的可燃固體廢棄物規(guī)?；咝鍧嵗眉衫碚摗ｎA(yù)期發(fā)表 30 篇以上有影響的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文，其中 15 20 篇以上發(fā)表在 物上。形成具有自主產(chǎn)權(quán)的軟件 1 2 套，申請(qǐng)發(fā)明專利 3 5 項(xiàng)。培養(yǎng)博士生 6 8 人，碩士生 6 10 人。舉辦一次以上國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，擴(kuò)大我國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域的國(guó)際影響力。 研究?jī)?nèi)容： 基于源頭調(diào)質(zhì)、氣氛調(diào)控、過(guò)程阻滯、定向誘導(dǎo)和協(xié)同優(yōu)化等創(chuàng)新性設(shè)想，研究滿足近零排放要求的新一代可燃固體廢棄物熱處置耦合集成理論，并通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立，對(duì)能源化利用全過(guò)程進(jìn)行模擬和集成驗(yàn)證，研究實(shí)現(xiàn)廢棄物清潔高效熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的協(xié)同優(yōu)化理論，建立適合我國(guó)可燃固體廢棄物大規(guī)模能源化利用的集成理論。 (a) 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研究 (b) 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的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (c) 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的全過(guò)程 優(yōu)化機(jī)制研究 經(jīng)費(fèi)比例： 18% 承擔(dān)單位：浙江大學(xué)、沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院 課題負(fù)責(zé)人：池涌 學(xué)術(shù)骨干：蔣旭光、李潤(rùn)東、王飛、黃群星 四、年度計(jì)劃 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 1) 進(jìn)一步掌握國(guó)內(nèi)外有關(guān)固體廢棄物高值利用方面的研究現(xiàn)狀以及最新進(jìn)展；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的前期預(yù)備性工作，完善技術(shù)路線和創(chuàng)新研究手段； 2) 探索能代表我國(guó)可燃固體廢棄物的基元篩選方法和評(píng)價(jià)方法，分析表征各基元的熱值、元素組成、揮發(fā)份、水分、灰含量及灰熔點(diǎn)、密度等各種物理化學(xué)性質(zhì) ,進(jìn)行典型固體廢棄物的基礎(chǔ)特性分析； 2) 在高值化產(chǎn)品特性和污染物源頭特性方面 ,開(kāi) 展前期調(diào)研工作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)與搭建方案擬定 。 3) 搭建和改造可燃固體廢棄物熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理的研究實(shí)驗(yàn)裝置、固體氧化劑的制備和評(píng)價(jià)裝置。 4) 利用已有實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展不同控氧氣氛下二惡英生成、分解和再合成機(jī)理研究以及二惡英非毒性定向誘導(dǎo)機(jī)制研究。 5) 開(kāi)展可燃固體廢棄物中重金屬在不同控氧環(huán)境下熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中的物理化學(xué)形態(tài)變化研究 。 (a)掌握國(guó)內(nèi)外有關(guān)固體廢棄物研究的現(xiàn)狀以及最新進(jìn)展 ,購(gòu)置實(shí)驗(yàn)儀器，完成實(shí)驗(yàn)方案的制定、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的改（搭）建、采樣、制樣與保存等實(shí)驗(yàn)的早期預(yù)備性工作； (b) 獲得典型組分的分揀分類、工業(yè)分析、元素分析、熱值、灰成分、重金屬含量及賦存形態(tài)等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 獲得冷態(tài)條件下不同操作參數(shù)下各相的運(yùn)動(dòng)和傳遞規(guī)律以及多相流動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變規(guī)律。 (c) 建成可燃固體廢棄物預(yù)處理調(diào)質(zhì)試驗(yàn)裝置，并完成試驗(yàn)裝置的調(diào)試和初步試驗(yàn)。初步探索多形態(tài)高值化特性 , 初步研究 可燃固體廢棄物污染物源頭表征特性。 (d) 建成可燃固體廢棄物污染物交叉耦合試驗(yàn)裝置，并完成試驗(yàn)裝置的調(diào)試和初步試驗(yàn)。 (e) 建立代表我國(guó)可燃固體廢棄物的基元篩選方法和評(píng)價(jià)方法，獲得我國(guó)可燃固體廢棄物的基元性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 6) 建立可視化冷態(tài)多相流動(dòng)裝置，研究不同操作參數(shù)下各相的運(yùn)動(dòng)和傳遞規(guī)律以及多相流動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變規(guī)律 建立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)的全流程能量、物料和污染物遷移平衡圖 。 (f) 掌握可燃固體廢棄物在不同控氧氣氛下的二惡英生成、分解和再合成的主要機(jī)理。 (g) 建立固體廢棄物重金屬物理化學(xué) 形態(tài)表征方法，掌握 重金屬與其它元素相互作用的反應(yīng)機(jī)理 。 (h) 完成 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)的全流程能量、物料和污染物遷移平衡 分析。 發(fā)表期刊 論文 20 篇以上，申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)，培養(yǎng)博士生 810 名、碩士生 1215 名 。舉辦國(guó)際會(huì)議一次。 第 二 年 1) 研究包括 可燃固體廢棄物中單元組分的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)表征 ,研究可燃固體廢棄物的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)高值化轉(zhuǎn)化機(jī)理化，探索低能耗多形態(tài)高值化轉(zhuǎn)化的方法和途徑。 進(jìn)行 多尺度復(fù)雜組分可燃固體廢棄物中污染源及多形態(tài)高值化產(chǎn)物中污染物的富集表征、交互影響研究。 2) 在專門實(shí)驗(yàn)臺(tái)架（流化床、固定床）上，利用分析儀器進(jìn)行不同氣氛下（無(wú)氧、缺氧、空氣、富氧）各個(gè)(a) 完成預(yù)處理調(diào)質(zhì)試驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)化預(yù)處理調(diào)質(zhì)工藝。建立可燃固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化特性綜合試驗(yàn)平臺(tái)，獲得復(fù)雜組分的綜合特性表征，形成多形態(tài)高值化產(chǎn)品制備方法。 (b) 完成可燃固體廢棄物中不同組分污染源富集表征研究，獲得混合可燃固體廢棄物中不同組分之間交互影響規(guī)律；并同時(shí)建立計(jì)算機(jī)仿真工作站。 (c) 獲得各個(gè)基元的燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。得到各個(gè)基元的熱解氣化規(guī)年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 基元的燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究。 3) 在專用臺(tái)架上 利用分析儀器進(jìn)行各個(gè)基元的熱解氣化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究。 4) 以表征我國(guó)可燃固體廢棄物的基元為對(duì)象，在專門的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架（流化床、固定床）上，耦合溫度和氧化劑調(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)考察二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的生成特性。 5) 研究不同控氧氣氛下前驅(qū)體和二惡英的關(guān)聯(lián)規(guī)律認(rèn)識(shí)及模型建立，二惡英生成過(guò)程阻滯機(jī)理研究。 6) 研究復(fù)雜組分可燃固體廢棄物能源化利用過(guò)程中重金屬化學(xué)價(jià)態(tài)和物理形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律 ，探索 重金屬的定向轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定脫毒機(jī)制 ；細(xì)化熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中關(guān)鍵污染物生成和脫除機(jī)理研究方 案，初步建立 熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中 二惡 英等關(guān)鍵污染物研究平臺(tái)。 7) 研究可燃固體廢棄物熱解氣化過(guò)程的多組份之間耦合協(xié)同作用機(jī)理、熱質(zhì)傳遞規(guī)律 ,利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)，研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)單元過(guò)程的影響，獲得反應(yīng)器內(nèi)氣固速度、溫度、組分濃度分布規(guī)律。 8) 研究初級(jí)熱解油分級(jí)分離方法；律。 (d) 得到不同氧化劑調(diào)控下溫度對(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(guò)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(guò)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(kāi)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 810 名、碩士生 1215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(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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 810 名、碩士生 1215名 ,出版一部專組著。 第 四 年 1) 開(kāi)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（ 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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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?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(guò)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 810 名、碩士生 1215 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(guò)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(guò)程二惡英減排。 4) 研究可燃固 體廢棄物在能源化利用全過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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 810 名、碩士生 1520 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(wèn)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(wèn)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(guò)熱解、氣化等氣氛調(diào)控來(lái)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(guò)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)