拟提名的2019年度辽宁省技术发明奖

发明点2：流化床两段气化基础与技术
2016年委托国家气体产品质量监督检验中心对1万吨/年中药渣流化床两段气化示范工程的燃气焦油含量进行现场检测：焦油含量22.3 mg/Nm3，证明突破生物质气化焦油脱除难题的事实。2019年4月，中国轻工业联合会组织评价“流化床两段气化技术及对工业生物质废物的应用”成果：整体达到国际先进水平，在中药渣、白酒糟等工业生物质废弃物应用方面达到国际领先水平。李洪钟院士在《过程所与流态化-庆祝过程工程研究所建所60周年》中评价：流化床两段气化技术有效解决了生物质气化焦油生成多的难题，达到了国际领先水平，大大推动了生物质气化技术的升级发展；Yalkunjan Tursuna等在Bioresource Technology期刊文章中评价：流化床两段气化技术将整个生物质气化过程解耦为两个独立进行的反应器，气化效率大大提高”；Yahui Xiao等在Fuel期刊文章中评价：流化床两段气化技术将焦油裂解从热解过程中解耦分离出，可有效促进焦油催化裂解/重整，降低燃气焦油含量。2016年《中国化工报》报道“流化床两段气化实现产业化”。
客观评价
“流化床两段气化”和“双流化床解耦燃烧”技术已形成年处理量1-6万吨生物质废物的应用工程8套，正实施的10-20万吨/年应用工程2套，还被加拿大造纸协会比选为其木材气化制合成天然气工程的优先技术、将于2年后建设应用工程；为支撑属性反应测试分析而原创的“微型流化床反应分析仪”已销售50台套、包括出口至韩国，并为国内近50家科研单位提供了测试服务。成果的应用已累计实现经济产值8亿多元，近5年减排废物近60万吨、减少天然气消耗7700万立方、减少CO2排放15万吨，而微型流化反应分析仪还填补了气固反应分析的“等温微分”方法空白，其应用形成了对热解、气化等气固反应的众多新认识，支撑了国家973、863、支撑计划、中科院战略先导专项、重点基金等重大科技项目的实施。
于Applied Energy、AIChE J.、Chem. Eng. J.、Environ. Sci. Technol.、《中国科学》等能源及化工领域重要杂志发表学术论文130余篇，被引用2500次，单篇最高引130余次，引30次以上30篇，三篇“Hot Paper”及“Top cited”论文；出版科学出版基金支持专著《燃料解耦热转化基础与技术》，编辑“Decoupled Thermochemical Conversion”等Fuel、Fuel Process Technol.等国际核心能源杂志专刊4部；获国家发明专利40项，美国、日本等国家的国际专利9项，软件著作权5项，国家标准1项；创办由Elsevier和科学出版社合资出版的杂志Carbon Resources Conversion；学术会议大会及主题报告30余次；发起iSGA: Int. Symp. on Gasification & Its Applications并已在各国召开7届。已获国家专利优秀奖、中国分析测试协会科学技术一等奖各1项，国产科学仪器与装备展览会自主创新金奖2项。
发明点4：微型流化床反应分析方法与仪器
2010年4月，中科院组织召开“微型流化床反应分析方法与分析仪”项目成果鉴定认为：该成果创新性强，研制的仪器属国内外首创，达到国际领先水平。2018年7月，中国仪器仪表学会组织岳光溪院士、李大东院士、金国藩院士等鉴定“微型流化床反应测试仪器与分析技术”评价到：首次构建了微型流化床的定量判据，首次提出并开发了应用微型流化床反应器、集成在线脉冲微量反应物进样技术和气体在线快速检测过程质谱的微型流化床反应分析仪器。测试方法应用论文投稿Chem. Eng. J.时被评阅为“利用微型流化床的反应分析十分独特（Unique）”，“该研究工作令人兴奋（Exciting）和具有前景”，且选为“Top Cited Papers”。Zhimin Huang等在Fuel Process Technol.论文中评价：微型流化床被验证适合分析气固反应动力学，可最小化气体扩散影响；Feiqiang Guo等在Int. J. Hydrogen Energy的文章中评价：与TGA相比，微型流化床可以最小化扩散影响、允许在线连续进样、实现等温快速加热等。国际杂志J. Anal. Applied Pyrolysis主编、法国科学院Anthony Dufour教授多次在其大会报告引证Guangwen Xu教授开发的微型流化床方法，并用于发展MFB-GC-MS新测试系统。中国仪器网、《分析化学》专题报道了该创新成果。
形成37项国家发明专利、9项国际专利、3项外观设计专利、4项软件著作权、1项国家标准、6部专著及学术专刊、130余篇学术论文（100篇SCI）并被引2500次，单篇最高引130余次、单篇引30次以上30篇，创办国际杂志1个、发起国际会议1个、国内外会议邀请报告30余次。成果评价：整体达到国际先进水平，原创了微型流化反应分析方法，对白酒糟、中药渣等工业生物质废物的应用达到国际领先水平。已获国家专利优秀奖、中国分析测试协会科学技术一等奖各1项，国产科学仪器与装备展览会自主创新奖2项。
建立反应解耦的燃料热转化研究与技术创新方法。提出固体燃料热化学转化的属性反应和反应网络概念，发掘属性反应间相互作用：即一种属性反应的产物对其它属性反应发生的影响和作用，创立抑制不利相互作用、或强化及利用有利相互作用的（属性）反应解耦方法：针对性地解除特定属性反应间的耦合、优化重组属性反应及其相互作用，以此为科学基础创新气化、燃烧技术原理，创新先进热转化技术，有效化解了高含水、含氮生物质废物的高效、清洁能源化利用与无害化处置的技术难题，形成了研究燃料热转化反应解耦科学基础的原创反应测试方法与仪器。
本成果创新性强、水平高、应用广，提名申请辽宁省技术发明奖一等奖。
项目简介
燃烧、气化是实现各种碳氢燃料能源化利用的核心技术，其过程中发生系列代表不同特性或属性的化学反应：即“属性反应”。这些属性反应相互耦合，一种属性反应的生成物可为另一种或几种属性反应的反应物、或提供催化及抑制等作用，形成燃料热化学转化过程的复杂反应网络。各种属性反应通常发生于同一反应空间，难以单独调控针对某种属性反应的相互作用、优化转化过程，此为（完全）耦合热转化。
发明点3：双流化床解耦燃烧基础与技术
2016年国家气体产品质量监督检验中心对6万吨/年白酒丢糟解耦燃烧示范工程烟气的检测结果：NOx=41.6 ppm，SO2<0.1 ppm。2017年5月，四川兴华章科技有限公司组织“白酒丢糟双流化床解耦燃烧产业化技术与应用”成果评价：该技术首次创新开发了白酒丢糟生物法脱酸干化和双流化床解耦燃烧技术，形成的成套技术及装备创新性强，实现了白酒丢糟资源化高效利用，总体技术处于国际领先水平。2019年的查新表明：国内外均未见其他与该查新项目技术特点完全相符的文献报道。在科学文献方面，Peitao Zhao等在Applied Energy期刊文章中评价：解耦燃烧作为一种先进的燃烧技术，可以有效降低煤炭燃烧产生的NOx排放，该技术已应用于生物质燃烧以及生物质与煤混燃；Khalid El Sheikh等在Chin. Journal Chem. Eng.期刊文章中评价：与循环流化床直接燃烧相比，解耦燃烧首先将高含水燃料热解或部分气化，产生的燃气和半焦更能保证稳定燃烧，并有效抑制氮氧化物产生。2016年，中国科技网针对该成果进行“双流化床解耦燃烧技术将得到广泛应用”的报道。
本成果的燃烧、气化新技术在铁岭等全国各地推广年处理量1-6万吨燃料应用工程8套，在建10-20万吨级应用工程2套，且正合作应用于加拿大。微型流化床反应分析仪已售50台套，为国内近50家单位提供测试服务。累计实现经济产值8亿多元，近5年减排废物近60万吨、减少天然气消耗7700万立方、减少CO2排放约15万吨。
发明点1：反应解耦理论与方法
反应解耦方法广获国内外专家学者认可。Yahui Xiao等在Fuel文章中评价：燃料气化过程中的反应解耦，可将反应全部或部分分离到不同的反应器或反应区域中，有效促进目标反应、抑制副反应，优化气化过程；Yalkunjan Tursun等在Journal of Analytical and Applied Pyrolysis期刊文章中评价：解耦的热化学转化过程中，整个转化过程被有意地分成两个或多个步骤，并在单个或多个反应炉中不同区域进行，为优化各个反应的条件提供了可能；Yijun Zhao等在Bioresource Technology期刊文章中评价：反应解耦思想可应用于热化学转化领域，通过分离或分级方式来解耦相关化学反应，从而提高技术效果；Chang He等在AIChE Journal期刊文章中评价：解耦气化技术是通过分离、抑制或增强一个或多个子反应(热解、裂解、重整、气化和燃烧)，实现气化过程中复杂的反应网络解耦，进而重组目标子反应。《中国科学报》2017年专题报道《反应解耦：推动燃料热化学转化技术创新发展》。
发现属性反应作用、发明解耦热转化技术、创新反应测试方法。发现热解焦油还原NOx的优势活性与能力，发明“热解/气化”与“燃烧”一体化双流化床解耦燃烧技术，处理含水40%、干基含氮4%生物质废物，烟气NOx由传统技术的800 mg/Nm3以上降低至170 mg/Nm3。发现半焦催化焦油脱除反应的活性演变规律，发明低焦油流化床两段气化技术，开发“气化+燃气锅炉”集成工艺与装备，应用于高水分生物质废物，燃气焦油低于100 mg/Nm3。发现微型流化床中气体近平推流和对100微米微细颗粒快速加热特性，提出并研发了微型流化床反应测试方法与系列仪器，建立互补热重方法的等温微分反应测试法，补充方法空白，形成国家标准，揭示燃料热解等属性反应系列新现象、新机理，支撑反应解耦科学研究与技术开发。
实现广泛推广应用、经济社会效益显著。形成的气化及燃烧新技术在泸州、南阳、铁岭等地建成运行年处理量1-6万吨应用工程8套，正在泸州老窖筹建20万吨白酒丢糟、海城拓展10万吨褐煤气化应用工程、被加拿大造纸协会确定为木材气化制合成天然气工程的优选技术。微型流化床反应分析仪实现销售50台套，为国内近50家单位提供测试服务。成果应用累计经济产值已8亿多元，近5年减排废物近60万吨、减少天然气消耗7700万立方、减少CO2排放15万吨。