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傳統制備聚合物/層狀無機物納米復合材料的方法如插層復合法工藝復雜，需要加入增容劑或對層狀無機物進行有機化處理，此外單體插層聚合涉及復雜的化學反應，而熔體插層則要求聚合物的熔體粘度低。針對傳統插層復合法存在的問題，本項目將固相力化學方法引入聚合物/層狀無機物納米復合材料領域，利用磨盤形力化學反應器獨特的三維剪結構所提供的強大擠壓剪切力場和粉碎、混合、分散及固相力化學反應功能，在磨盤碾磨過程中同時實現層狀無機物的粉碎、片層滑移和剝離，聚合物的粉碎和嵌入，聚合物與無機填料的固相分散和混合，得到聚合物/層狀無機物復合粉體，再經進一步加工成型，可制備用途廣泛的聚合物/層狀無機物納米復合材料，如具有良好力學性能的結構材料和具有導電、導熱、電磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等。 主要技術指標： 可制備具有良好力學性能的結構材料及具有導電、導熱、電磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等; 所制備的PP導電導熱納米復合材料的電導率可達5.2×10-4 S×cm-1，導熱率可達0.69 W×m-1×k-1; HDPE導電導熱納米復合材料的電導率可達10-3 S×cm-1, 導熱系數可達2.2 W×m-1×k-1 建設投產條件（投入資金情況、需要的廠房、使用配套設施狀況等）： 需要帶分級裝置的磨盤形力化學反應器、雙螺桿擠出機及注射/熱壓成型機。

1. 痛點問題 2021年12月，生態環境部會同相關部門印發了《“十四五”時期“無廢城市”建設工作方案》，指出將在100個左右地級及以上城市開展“無廢城市”建設，對提升城市固體廢物的全過程管理水平提出了更高的要求。然而，當前我國許多城市固體廢物產生量持續加大，無害化處置能力尚未得到有效保障，處理設施布局零散，固體廢物精細化、信息化管理水平較低，在構建先進的城市固體廢物管理模式中面臨頂層設計、基礎設施、管理體系等軟硬件條件的不足，顯著影響“無廢城市”建設成效及固廢管理領域碳減排目標的實現。亟需改進傳統碎片式、分種類、智能化水平較低的固體廢物管理模式，依托物聯網和智慧支撐技術形成多種類型固體廢物分類-收運-協同處置全鏈條系統性方案，充分發揮固廢處置中的減污降碳協同增效作用，提升城市固體廢物處理在全環節規劃設計、工藝技術集成優化、工程及園區的可持續運營等方面的綜合實力。 2. 解決方案 針對城市固體廢物全過程管理問題，本項成果發揮清華大學環境學院循環經濟產業研究中心在城市固體廢物管理理論研究、工藝優化調控和規劃決策應用等領域的長期積累，開發“無廢城市”建設頂層系統規劃工具，研發全鏈條工藝模擬與優化技術，搭建基于物聯網和大數據的城市固廢智慧化管理平臺，形成能夠有效服務于“無廢城市”建設的城市固廢分類-收運-協同處置全鏈條系統性解決方案。具體包括： （1）針對城市固體廢物處理處置系統存在的現實問題，在整個城市層面構建從源頭分類減量到末端處理處置、處理設施協同共生的工程技術體系和管理運營模式，打造處理設施協同共生、碳減排和二次污染集中控制效果顯著、實現物質有序循環和能量梯級利用的多源固廢協同處置園區，構建無害化、資源化、可持續的城市循環代謝鏈網； （2）開展多源固廢處理處置工藝機理模擬，揭示固廢-水-能耦合代謝路徑與減污降碳潛力空間，實現工藝參數優化；模擬不同固廢管理路徑對物流、能流的影響，支撐不同應用場景下涵蓋源頭分類及減量化、污染處理處置、殘余物集中控制全過程的工程技術體系優化； （3）基于物聯網、智能監控、在線仿真技術等，構建城市固廢管理多源異構大數據系統，形成原創性固廢智慧管控技術，支撐建立集固廢監測、溯源、預報、應急、調控等功能于一體的可視化管理平臺，提供多場景、多效能、智慧化城市固廢系統性解決方案。 合作需求 （1）與從事城市固廢處理、再生資源回收利用、靜脈產業園建設等領域的企業以及綠色金融機構開展業務合作； （2）項目孵化需辦公場地500平米，天使輪融資需求約3000~5000萬。

 現有高固體含量涂料普遍存在施工揮發性有機化合物（VOC）排放量高于 550g/L、涂膜性能不好、產品中殘留苯系等有毒有害物質 的問題，本團隊利用己內酯與小分子多元醇反應生成雜多臂星形羥基聚酯，再與單縮水甘油醚對星形羥基樹脂進行改性，制備高固低黏的羥基樹脂與高固體含量涂料，其施工 VOC 低至 220g/L， 鉛筆硬度高達 3H 和施工活化期長,成功解決了現有高固含涂料的關鍵技術難題。 

海洋生物污染給海洋船舶運輸帶來諸多危害，現有海洋船舶防污涂料功能單一，而且自拋光涂料嚴重污染海洋生態環境、危及人類健康。研制環境友好型低表面能自拋光雙重防污功能涂料用樹脂關系到國家利益也牽涉到民生，具有重要意義。本項目以雜化聚合為方法支撐，制備了環境友好型自拋光防污涂料用樹脂。主要解決的關鍵技術與創新點有： （1）“自拋光”和“防污”的實現 如何將自拋光和防污性能結合，是海洋防污涂料用樹脂研究的熱點。本項目中的自拋光主要是基于聚酯的可降解性實現的，而防污效果主要是基于

稠密氣固流動問題是多相流研究領域的一個前沿性難題，廣泛存在于化工、冶金、電力等工業領域。氣固流動參數檢測和可視化尤為重要，是稠密氣固流動系統復雜研究體系中的共性問題之一。針對該問題，東南大學多相流測試研究室多年來開展了電學與激光散射的稠密氣固流動可視化及參數測量與表征方法的研究工作。 開發了電容層析成像系統(ECT)與激光光纖顆粒測量系統，可實時、在線檢測多相流參數的二維或三維分布狀況，成功應用于湍動流化床與濃相煤粉加壓氣力輸送中試試驗裝置上。

氫氣再循環泵是氫燃料電池系統中的關鍵部件之一，主要有兩種技術路線：電機驅動機械式氫氣再循環泵（機械泵）和噴射式氫氣再循環泵（噴射泵）。目前國內均無成熟產品，機械泵主要依賴進口，然而該類產品存在大流量下升壓能力差、結冰堵轉、故障率高等缺點。噴射泵利用氫罐自身壓力運行，可完全克服機械泵的缺點，且無需電機驅動、無運動部件，完全避免了由電機帶來的能耗、密封、防爆、減振及降噪等致命缺陷，是氫氣再循環泵的變革性技術和終極解決方案。本項目綜合運用多噴嘴引射新器件、多相適應新技術、全局優化新方法，研發安全、可靠、高效、無源的噴射式氫循環系統，以期解決燃料電池氫循環密封難、能耗高、壽命短等痛點，推動行業進步。

具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備一、 項目簡介在教育部科學技術研究重點項目和河北省科技支撐計劃項目的資助下，河北工業大學能源與環境工程學院（暨天津市建筑供能技術工程中心）基于對北方農作物秸稈燃料燃燒特性的研究，開發了具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備。農作物秸稈的燃燒特性與燃煤顯著不同，秸稈燃料的揮發分含量高達70%，固定碳含量僅有15%左右，灰分含量低于10%。秸稈燃燒放熱集中于揮發分的氣相燃燒過程，而燃煤以固定碳固相燃燒放熱為主，因此，套用燃煤爐結構（尤其是配風方面）來設計秸稈壓塊采暖爐是不可行的。秸稈燃料灰熔點低、富含鈉鉀等堿金屬化合物，采用常規層燃方式易于造成燃料層板結、受熱面結渣和堿金屬腐蝕，并導致燃燒效率和熱效率降低。煤塊的燃燒周期長達2小時，而秸稈壓塊的燃燒周期僅有25分鐘，人工添加燃料勢必造成爐內燃燒工況波動和污染物排放提高。秸稈燃料低溫、缺氧情況下將產生大量焦油，夜間封火將形成焦油污染，并將因煙氣中的水蒸氣冷凝而形成污水二次污染。本項目所涉及的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備匹配了自動送料裝置，內置“日間供熱”和“夜間供熱”兩種模式，可實現12小時無人值守，不僅提高了燃燒穩定性、燃燒效率和熱效率，同時徹底擺脫了夜間封火工藝，可有效保證用戶的夜間室內溫度，舒適度大大提高，勞動強度顯著降低。二、 項目技術成熟程度具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在技術上已經完全成熟，目前已在遵化和張家口分別完成了熱負荷10kW（供熱面積80-100m2）和15kW（供熱面積150-200m2）采暖裝備的示范運行工作，其各項污染物排放指標均滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2013）的要求，燃盡灰可直接作為生物肥料還田。戶用采暖裝備示范樣機照片見下文圖1。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）本項目所涉及的采暖裝備已獲得國家發明專利授權1項，另有1項發明專利正處于審查過程中。秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備示范樣機監測結果顯示，其各項污染物排放指標均滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2013）的要求，其熱效率達到80%以上。四、 市場前景（應用領域、市場分析等）應用領域：具有自動送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備主要適用于北方農村地區農村住房的冬季供暖過程，同時可用于城郊別墅冬季供暖、蔬菜種植大棚的供熱、以及養殖建筑的冬季供熱。市場分析：2013年，京津冀地區農民生活生產燃煤消耗高達4224萬噸/年，占到社會總煤耗量的11%，而農村地區燃煤的污染物排放卻占環境統計煙塵排放總量的23.2%、二氧化硫排放總量的15.2%，氮氧化物排放總量的4.4%。上述統計數據說明，燃燒等量的煤炭，農村用能過程較工業燃燒過程對環境污染的貢獻率更大。2014年，北京可持續發展促進會針對京津冀農村地區7795個農戶的生活用能情況進行了調查，農民的用能以“散煤+電+液化石油氣”方式為主，戶平均生活能耗折合2.5-3噸標準煤/年，其中，冬季燃煤采暖用能所占比例高于60%、生活用電能耗約占20%、炊事用能約占15%（以秸稈等生物質能和液化石油氣為主）；并且農戶生活用能的85-90%為商品能源，戶均能源購置成本3500元/年。上述調查結果說明，污染物排放嚴重的燃煤燃燒在農村用能過程中占據著主導地位，而農村地區豐富的生物質能并未得到有效利用。近十年來，我國在生物質能的規模化利用（秸稈直燃發電、生物制油制乙醇、秸稈集中氣化等）領域，完成了各種類型的示范工程建設。但值得注意的是，由于秸稈收集半徑過大、燃料運輸成本過高等原因，已建成的數十座秸稈直燃電站并沒有徹底改變農村地區秸稈田間焚燒或廢棄的現狀。目前，農村地區均使用技術水平較低的、未配備除塵脫硫裝置的燃煤采暖爐散燒劣質原煤，從技術角度而言，市場上現有的戶用燃煤采暖爐根本無法克服周期性的人工添加燃料和夜間封火工藝所造成的燃燒不穩定和燃燒不完全現象，而上述周期性燃燒和不完全燃燒，是造成農村地區燃燒污染物排放嚴重超標的主要原因。2014年，京津冀三地針對農村地區冬季采暖燃煤排放問題相繼出臺“推廣民用無煙煤爐具”、“控制散燒劣質原煤，強制燃用無煙煤或型煤”、“推廣秸稈壓塊民用采暖爐”等政策，并計劃在2017年之前投入數千萬元用于補貼農戶購置無煙煤爐具或秸稈壓塊采暖爐。但這不過是一時權宜之策，目前市場上銷售的無煙煤爐具和秸稈壓塊采暖爐，均因缺乏專業設計而無法克服人工加料和夜間封火所造成的燃燒不穩定和燃燒不完全現象，不能從根本上控制燃燒污染物的超標排放；尤其是秸稈壓塊采暖爐，封火期間的低溫燃燒過程將產生大量的碳煙、焦油和冷凝水，室內空氣污染異常嚴重，影響用戶的身體健康。河北省年產秸稈6200萬噸（全國年產秸稈7億噸，天津市230萬噸），其中能源化利用的僅有74萬噸，直接還田和廢棄的秸稈折合標準煤2300萬噸。但是由于缺少專用的燃燒設備，導致大量秸稈于田間焚燒，能源浪費和大氣污染嚴重 。因此，在農村地區推廣以秸稈燃料取代燃煤采暖具有可行性，而技術先進的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在農村地區具有廣闊的應用前景，其需求量巨大。五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）北方農村地區冬季供熱多采用燃煤采暖爐+土暖氣模式，是一種分布式供能系統。由于燃煤采暖爐的技術水平較低，熱效率僅有65%左右，故導致其燃料消耗量較高；并且，常規燃煤采暖爐在夜間必須封火，低溫、缺氧燃燒不僅降低了室內溫度，同時也顯著提高了燃燒污染物排放量，并且煤氣中毒的可能性增大。目前，農村地區100m2供熱面積年消耗燃煤3-5噸，燃煤購置成本3000-5000元/采暖期。利用農村廢棄的農作物秸稈、樹枝等加工而成秸稈壓塊燃料取代燃煤用于冬季采暖過程，是符合國家中長期發展戰略和京津冀地方政府農村政策的。值得注意的是，秸稈和秸稈壓塊屬于地方燃料，收集和運輸半徑過大勢必提高其燃料成本，因此，建議采用“就地生產、就近利用”的模式，來推廣秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料。企業需要以能源供應商的身份介入秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料生產銷售過程，以“分戶采暖/集中監控”的商業模式運行；需要在農村地區建設輻射半徑10公里（1000-2000家左右的用戶）的中心服務站，一方面負責秸稈收集以及壓塊燃料的生成、銷售工作，另一方面負責燃燒裝備的生成、銷售工作，同時還要負責燃燒裝備的運行監控、維護及維修服務工作。以服務1000家農戶（預計秸稈壓塊燃料總消耗量5000噸/采暖期）的中心站建設為例，其投資規模為150萬元左右，場地規模3000m2左右，人員10-13人（其中專業技術人員和管理人員3-4人，裝備生產加工人員3-4人，燃料加工人員4-5人）。投資預算包括：秸稈壓塊裝備購置成本25萬元（2臺套）；燃燒裝備加工設備購置成本15萬元（年生產能力2000臺套）；土地購置成本20萬，廠房和燃料倉庫建設成本30萬元、露天儲料場建設成本5萬元；控制終端設備購置成本10萬元；人員工資成本30-40萬元/年。等等。六、 生產設備秸稈壓塊燃料生產需要購置秸稈壓塊機，生產能力1-1.5噸/小時的秸稈壓塊機械，目前市場售價12萬左右。采暖裝備加工需要卷板機、電焊機、磨具等基本機械加工設備。七、 效益分析下文將從用戶和能源供應商兩方面進行效益分析。1、秸稈壓塊、燃煤和燃氣采暖的經濟性分析以采暖面積200平米的民居為例，采暖熱指標取70W/m2，若選用NK15.0-IY型戶用采暖裝備，售價以4000元/臺計算；秸稈壓塊發熱量3500-3700kcal/kg，市場售價450-550元/噸。初投資（不包括室內管網）和運行成本見下表：采用秸稈壓塊采暖裝備進行冬季采暖，其初期投資為4210元，運行成本包括秸稈壓塊購置4140-5160元、自動送料裝置和循環水泵電耗180元，折合采暖費用為22-26.5元/平米。若農戶自產5噸秸稈，則采暖成本可降低至15元/平米以下。同樣供熱面積的燃煤采暖爐市場售價1500-2000元/臺，其熱效率約為65%；燃煤發熱量5600kcal/kg，目前市場售價650-800元/噸左右。初投資（不包括室內管網）和運行成本見下表：采用燃煤爐具進行冬季采暖，其初期初投資為1710-2210元，較秸稈壓塊采暖裝備初投資低2000元左右，考慮國家補貼的1500元后，兩者相差500元左右。其運行成本包括燃煤購置費用4916-6050元，循環泵電耗50元，折合采暖費用為24.8-30.5元/平米，較秸稈壓塊全部購置采暖成本高10%左右。但是，采用秸稈壓塊采暖裝備的勞動強度更低、室內舒適度（尤其是夜間）更高，灰渣處理量更少，環保效益更為顯著。同樣供熱面積的燃氣壁掛爐市場售價8500-15000元/臺，可同時解決采暖和熱水供應問題；單戶燃氣壁掛爐采暖有很大的調節靈活性，使用完全獨立，采暖溫度以自主調節，采暖時間可自行控制。天然氣價格按3元/立方米計算，其運行成本見下表：燃氣壁掛爐采暖的初期投資為8500-15000元，其運行成本包括燃氣費用9504元，折合采暖費用為47.5元/平米；盡管燃氣壁掛爐采暖系統兼具熱水供應功能，但如此高的投資成本和運行成本，是普通農戶難以接受的。綜上所述，對于農戶而言，使用秸稈壓塊采暖裝備進行冬季采暖，具有良好的經濟性；同時可以降低商品能源的使用，可提高戶用供能自給程度到60%以上。2、能源供應商的投資效益本項目推廣實施過程中，企業將以能源供應商和服務商角色介入，負責建立輻射半徑5-10公里（用戶1000家左右，秸稈壓塊消耗量5000噸/采暖期）的區域中心工作站（投資規模150萬元左右），負責采暖裝備的生產、銷售、日常維護和年度檢修，負責秸稈收集、運輸以及壓塊燃料生產、銷售和運輸，負責區域供熱系統的集中監控和運行保障。而農民用戶則負責秸稈生產、采暖裝備上料（12小時一次）和供熱模式切換、以及室內暖氣系統日常調節。在這種商業運作模式下，能源價格將主要由秸稈原料價格（150元/噸）、秸稈壓塊成型成本（150元/噸）、秸稈和壓塊燃料收集運輸成本（50元/噸）、服務成本（50元/噸）和利潤（100-150元/噸）等組成。企業每年可通過秸稈壓塊燃料銷售獲得利潤50-75萬。采暖裝備的生產與銷售也是企業利潤的來源之一，單臺采暖裝備的生產成本可控制在3000元以下，若銷售價格為3400-3500元的話，以年銷售1000臺計算，企業每年可通過采暖裝備銷售獲得利潤40-50萬。目前各級政府對于大規模利用秸稈燃料進行了補貼，在利用規模高于5000噸/年情況下，國家財政補貼一般為150元/噸，因此，企業每年可獲得的財政補貼為75萬。值得注意的是，企業只有以能源供應商角色介入，方可達到如此大的銷售和利用規模，而以單個農戶每年消耗幾噸秸稈燃料的模式運作，是無法獲得國家補貼的。綜上所述，依托本技術建立一個中心服務站每年可獲得的利潤為90-125萬，可獲得的國家補貼為75萬，一年即可收回投資。因此，對于企業而言，本項目具有良好的經濟效益。八、 合作方式專利轉讓、技術入股均可，面議。九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）聯系人：劉聯勝電話：13802036623Email: [email protected]

本成果屬于能源與動力工程技術領域，涉及節能、燃燒、傳熱學、熱力 學、環境保護等等多個相關學科。 成果針對醇基燃料工業燃燒過程中存在積碳堵塞氣化管道、燃燒效率 低、燃燒穩定性差、醇基燃料工業燃燒技術及裝置不成熟等問題，創新研發了 60-350kW額定功率下負荷大范圍變動（25%-120%）醇基燃料引射式自適應配風 燃燒技術： ①  首次開發了醇基燃料引射式自適應配風技術，獲得了負荷大范圍變動下引 射式自適應配風技術、關鍵工藝參數，燃燒中能根據熱負荷大小自動調節燃燒所 需的配風量，實現燃料完全燃燒； ②  成功首創了低于醇基燃料析碳溫度條件下促使其氣化的恒溫實時預氣化 技術，能夠在燃燒器的功率調節范圍內，實現醇基燃料完全氣化，且未見過熱積 '③基于自主研發的醇基燃料引射式自適應配風技術、液體燃料無析碳恒溫氣 化技術，首創了具有自主知識產權的醇基燃料高性能引射式自適應配風燃燒技術, 解決了負荷大范圍變化（25%-120%）時的自適應配風、無析碳實時氣化、氣化管 道堵塞、燃燒效率低、燃燒穩定性差、污染物排放較高等難題，燃燒效率達99. 9% 以上，且完全燃燒后，無粉塵排放，主要污染物排放（CxHy<lppm, C0<lppm, N0x<10ppm）遠低于國家標準； ④應用本研究成果提出了適合于中小型燃煤、燃油工業爐的燃燒系統與裝置, 并進行了工業應用，可將現有燃煤熔煉爐等中小型工業爐的熱效率由25%-30%提 高至80%以上。

研究方向：微生物基因組學和功能基因組學、極端微生物和工業（環 境）微生物學。 項目簡介： 厭氧氨氧化反應器 硫酸鹽還原反應器 好氧附著反應器 出水 進水我國的清潔船舶燃料油（重油型）缺口巨大，每年進口 1000 萬 噸以上。目前，國內外均采用調和技術生產船舶燃料油，國內大部分 產品均為中高硫燃料油（硫含量約為 1.0～3.5%）。傳統調和技術技術 含量低、生產成本高，且無法實現對劣質原料的有效利用，造成清潔 型燃料油產能的嚴重不足。以歐盟標準的低硫（硫含量<0.1%）清潔 船舶燃料油為例，其需求量大且價格昂貴，當前國內無生產企業，全 部依靠進口。2020 年，船燃硫含量標準將在全球范圍內由現行<3.5% 大幅提升至<0.5%。與此同時，國內石油煉化每年產出約 2500 萬噸 油漿或渣油，大部分作為劣質鍋爐燃料低價銷售，與清潔船舶燃料油 之間存在巨大價差。因此，將劣質重油轉變為清潔船舶燃料油具有十 分重要的應用價值，潛在的市場價差每年可達 2000 億人民幣以上。 我課題組開發的生物煉化技術可彌補加氫法等在重油脫硫脫氮 應用上的缺陷和弊端（如：粘度降低、催化劑中毒等），可重點去除 高硫原油、渣油和油漿等劣質油品中的有機硫氮以及重金屬等其它有 害固雜成分，且保證油品的高粘度。已與多家企業合作完成 800 余次 生物脫硫技術測試，脫硫效率可達 30～60%，并初步建立 1～5 噸的 中試裝置。試制的清潔型 180#和 380#船舶燃料油產品經國家權威檢 測機構鑒定優于國際標準。該項技術實現突破，可替代傳統調和技術， 為石化企業、船舶燃料油經銷企業提供高品質清潔燃料油的生產和油 品升級服務。僅需約 200～300 元/噸成本即可實現劣質油漿轉化為優 質清潔船舶燃料油（價差大于 1000 元/噸），具顯著的經濟、社會和環 保效益。我課題組基于生物煉化核心技術（8 項專利）已開發以下四項技 術，均有較好應用效果，可實現工業化。包括： 1）清潔船舶燃料油制備技術（中試） 2）油漿的生物清洗技術（中試） 3）生物乳化油制備技術（中試） 4）石油污染生物修復劑（產品成熟） 

成果簡介： 進入21世紀以來，能源短缺、環境污染和氣候異常已成為全人類面臨的重大挑戰，尋求清潔高效的能源轉換技術已經成為各國政府、企業和高等院校等共同關注的問題。燃料電池是在一定條件下燃料（主要是氫氣）與氧化劑（空氣中氧氣）發生化學反應，將化學能直接轉變成電能和熱能的發電裝置。質子交換膜（PEM）燃料電池操作溫度低，效率高，啟動快以及功率密度高，沒有任何