中央高校科技领军人才团队重大项目—服务国家“双碳”目标的煤炭分级转化与清洁发电
编辑：admin 日期：2022-10-17 13:01
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n项目名称
项目名称：服务国家“双碳”目标的煤炭分级转化与清洁发电
起止时间：2022.01-2024.12
牵头高校：浙江大学
n项目负责人
项目负责人：骆仲泱教授，教育部长江学者，国家杰出青年基金获得者，973首席科学家，浙江省特级专家。现任浙江大学可持续能源研究院常务副院长、教育部能源动力学科教指委副主任、中国工程热物理学会常务理事、中国动力工程学会学术工作委员会委员、中国可再生能源学会常务理事、浙江省能源研究会理事长、浙江省科协常委。作为负责人先后承担国家重大科技专项、国家自然科学基金、国家973计划、国家863计划、国家科技攻关与支撑计划、省部级科技计划以及企业重大横向科研项目五十余项。共获国家自然科学二等奖、发明二等奖、科技进步二等奖和创新团队奖各1项，省部级一等奖3项。系科技部“十二五”国家科技重点专项（洁净煤专项）和国家重点21研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”专家组专家。获国务院政府特殊津贴、“全国模范教师”、第四届中国青年科技奖、国家“百千万人才工程”第一、二层次人选、浙江省批准有突出贡献的中青年专家等多项个人荣誉奖。
n项目简介
本项目紧密服务国家“双碳”重大战略目标开展有组织协同攻关，组建一支以国内重点高校与头部企业为核心的国际一流协同创新团队，突破煤炭分级转化分质利用、可再生能源耦合、污染物深度治理、二氧化碳捕集与利用等核心关键技术，创新一套引领支撑世界能源低碳高效利用的工程技术体系，促进能源领域向循环经济和低碳经济的产业增长方式转型，进一步提升我国能源与碳中和领域的自主创新能力。
n研究目标
1）形成一支包含2-4名战略型科技领军人才和5-10名复合型高层次人才的协同创新人才队伍，新增国家重大和重点研发计划专项等项目3-4项，新增其他国家级项目6-11项，建成重大示范工程3-4项，相关技术成果达到国际领先或先进水平，争取省部级及以上科技奖不少于2项，制定国家能源碳中和领域相关技术标准2-3项，形成3-4项核心原始创新技术，申请发明专利30项以上，发表高水平论文50篇以上。
2）突破煤炭热解气化燃烧分级转化分质利用技术，合成气液体燃料生产能耗降低20%以上，水耗降低50%以上，建成1-2套100万吨/年级煤分级转化分质利用示范装置；
3）建立1-2套典型燃煤电站污染协同控制应用示范工程，常规污染物满足国家最新超低排放要求，三氧化硫和氨的排放浓度小于5mg/m3，烟气污染治理系统运行能耗整体下降10%以上；
4）获得1-2种新型低能耗CO2利用核心材料，形成1-2套高效低成本CO2资源化利用关键技术；
5）建成1套生物质耦合燃煤工艺示范装置，建立1套可为光伏发电调峰的太阳能高温集热储热布雷顿循环发电的示范系统，建成1套热化学制氢示范装置，建成1套高性能液流电池单电池示范装置。
n研究内容
1）针对我国复杂煤炭资源的分级转化分质清洁高效利用的国家重大需求，突破煤炭热解气化燃烧分级转化分质利用关键技术，完成基于流化床快速热解的煤炭热解气化燃烧分级转化分质利用技术的研发及大规模工业化示范应用，形成适用于我国典型富含挥发分煤种的热解气化燃烧分级转化分质利用的创新技术体系，并培养一支高水平专业协同创新人才队伍，为我国复杂煤种的高效清洁低碳利用提供一种有效解决方案，发挥煤炭在我国能源体系中的兜底保障作用。
2）针对燃煤及多元混合燃料燃烧烟气污染物深度治理国家重大需求，突破燃煤等复杂固体燃料燃烧烟气多种污染物高效协同脱除的强化机制，燃煤烟气污染物排放对大气PM2.5生成的影响机制，研发燃煤及多元混合燃料烟气SO2、NOx、PM2.5等多种污染物高效协同脱除，可凝结颗粒物、SO3、重金属等非常规污染物高效脱除技术，有机污染物全过程控制，污染物生成及治理工艺过程智能调控等关键技术，建设典型燃煤电站多种污染物深度脱除的应用示范工程，并培养一支协同创新人才队伍，为我国建成全球领先的清洁高效煤电供应体系提供方案，为我国打赢蓝天保卫战、实现空气质量的进一步改善提供科技保障。
3）针对我国实现双碳目标的国家重大需求，突破低能耗捕集CO2和大规模资源化利用CO2的关键技术瓶颈，完成基于化学吸收碳捕集和矿化利用、微藻固碳及化工催化利用的关键技术研发，并实现工业示范应用，形成适用于我国国情的CO2化学吸收和资源化利用创新技术体系，并培养一支协同创新人才队伍，为我国碳捕集和资源化利用技术大规模工程应用提供解决方案，为我国双碳目标实现提供技术保障。主要研究低能耗吸收剂、低成本规整填料塔、低端差高效换热器、膜闪蒸和富液分级流节能工艺等关键化学吸收碳捕集技术；CO2矿化混凝土、微藻固碳、高效CO2热催化转化和电催化转化等CO2资源化利用关键技术；进行规模化二氧化碳捕集和利用工程示范。
4）围绕可再生能源与煤炭的耦合利用，开展生物质直燃/气化耦合、结合大规模储热的光热发电、热化学碘硫循环制氢、高效储能等四个主攻方向开展研究。突破高碱生物质与燃煤锅炉（循环流化床锅炉/煤粉锅炉）的高比例耦合发电及其他高附加值产品联产技术。发展基于太阳能高温集热与热化学储热的布雷顿循环系统，构建快速调峰响应的动力学机理及燃煤发电耦合技术。突破能量梯级匹配的热化学碘硫循环制氢系统设计、优化其与燃煤发电过程的耦合技术。突破高效储能技术，发展多尺度孔隙结构-表界面特性对活性物质、电子和气体输运以及反应动力学的耦合作用机制，揭示电解液容量衰减和恢复机制、稳定性和溶解度的协同调控机理。
n拟突破的重大科学与技术问题
1）煤炭热解气化燃烧分级转化特性和定向调控规律，工艺设计和大型化，煤气合成利用，焦油深加工利用以及半焦高效燃烧利用技术。
2）烟气常规污染物低成本深度脱除、非常规污染物高效脱除、烟气有机污染物、二氧化碳协同减排，污染物智能化调控，燃煤烟气微纳米级复杂颗粒的形成与转化机制。
3）新型低能耗低成本的碳捕集技术，CO2定向转化新机制及利用新途径，CO2资源化利用，CO2捕集工程化与全流程技术系统集成。
4）生物质与燃煤锅炉耦合发电技术，太阳能高温集热与热化学储热的布雷顿循环系统及燃煤发电耦合技术，热化学碘硫循环制氢，高效储能技术。
n项目分解
项目一：煤炭分级转化分质利用技术研发
课题负责人：王勤辉；项目参加单位：浙江大学、华东理工大学
项目二：烟气污染物深度治理关键技术研发
课题负责人：黄群星、郑成航；项目参加单位：浙江大学、清华大学
项目三：二氧化碳捕集与利用关键技术研发
课题负责人：方梦祥、王涛；项目参加单位：浙江大学、清华大学、太原理工大学
项目四：煤炭与可再生能源耦合利用技术研发
课题负责人：王智化、肖刚；项目参加单位：浙江大学、华南理工大学、重庆大学、哈尔滨工业大学