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西安交通大学节能环保成果推荐

1.    烟气冷却冷凝再热除湿脱污消白关键技术及其集成

一、项目简介

本技术将烟气深度冷却技术、烟气冷凝除湿脱污技术和烟气再热消白技术有机地结合在一起,科学统筹地优化布置各级换热器,同时梯级回收烟气中蕴含的显热和潜热,节能增效;并在烟气深度冷却和烟气冷凝的同时协同脱除各种污染物,确保其制造和运行总成本最低,是治理雾霾保卫蓝天的技术利器。本技术有相关技术专利,具有独立知识产权。

二、技术成熟度

□概念验证   □原理样机  £工程样机  R中试    £产业化

烟气深度冷却和烟气再热消白技术获“十二五”国家重点项目(2011BAK06B04) 和“十三五”国家重点项目(2016YFC0801904)支持,该技术已应用到华能、大唐等 297家电厂的392台燃煤机组,并出口海外,获 2017年度国家科技进步二等奖;2015年开始预研烟气冷凝除湿脱污,2018年获得国家自然科学基金项目资助(51876165)。

三、合作方式

£联合研发  £技术入股  □转让   £授权(许可)R面议

本技术实现大规模生产及工程应用,投资回收期2~3年。需要企业具有制造换热器经验,有一定技术力量。


 

2.    特种冷凝式燃气锅炉及冷凝式换热器设计技术

一、项目简介

特种冷凝式燃气锅炉是主要指铝硅镁、不锈钢和铜合金制成的商用燃气采暖炉。其技术核心是配置低氮燃烧器根据室内和环境温度实现供热量动态调整,并将其排烟温度降低到水露点温度以下约45℃,回收烟气潜热,热效率可达 97%~ 109%,其体积仅为钢制锅炉1/6;若与热泵实现气电耦合供热,热效率可恒达110%;实现燃气系统深度动态节能减排。本技术有相关技术专利,具有独立知识产权。

二、技术成熟度

□实验室阶段   R工程化阶段    □产业化阶段

所有碳钢制造的冷凝式燃气锅炉都属假冷凝,因为其材料无法承受冷凝水腐蚀,其热效率最高可达 97%。目前铸铝硅镁、挤压铝硅镁、挤压不锈钢生产工艺都是成熟的制造工艺,可实现批量生产。

三、合作方式

£联合研发  £技术入股  □转让   £授权(许可)R面议

目前,天然气是增速最快的能源,本技术设计完成后2~4个月时间内可出成品,是未来替代钢制燃气锅炉的主要技术。

需要企业具有燃气热水器、壁挂炉、燃气锅炉生产经验。


 

3.    液化天然气(LNG)冷量利用技术

一、项目简介

天然气作为三大能源之一,近年来越来越多地得到国内外的青睐。而天然气液化之后,其体积骤缩约 1/625,对储存和运输都有巨大的优势。而用户在使用天然气时,LNG又需要气化后使用。液化天然气(LNG)的常压贮存温度为111K

(-162℃),其气化并复温到常温 300K(27℃左右的过程将释放大量的冷能, 约为 883 kJ/kg。这部分冷能的回收利用对提高 LNG使用效率、节省能源消耗具有重大意义。

目前,液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域,如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。除了低温利用之外,按照冷能梯级利用的原则,LNG从气化点到常温,其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库(-60℃)、低温冷冻库(-35℃)、高温冷冻库(-18℃)以及果蔬预冷库和中央空调系统(0℃~10℃)温区。

西安交通大学制冷低温研究所 LNG冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置,具有良好的研究基础和成果。目前,团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术。

(1)用于液化天然气汽车(LNG)冷藏冷冻车(冷链)或车厢空调技术; 使用天然气作为燃料的汽车分为CNG(压缩天然气)汽车和LNG(液化天然

汽车,后者因其单位体积容量大,能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受。

(2)LNG 冷能用于空气分离装置流程。

可以为空气分离过程提供低温冷源,为系统输入大量高品质低温冷能,从而降低空分流程的能耗,达到节能增效的目的。

二、已取得的研究成果

本课题所研究的 LNG 冷能回收利用技术,已申请发明专利多项,在冷冻冷藏车进行了模拟实验,冷量完全可以达到要求,同时对冷藏车蓄冷技术、箱内温度场等方面进行了一系列的研究,实现了 LNG冷能的高效回收利用。

三、发展计划

本课题组将在 LNG冷能回收方面进一步开展试验研究、理论基础研究以及更为重要的应用研究。以期早日使该技术成功应用于汽车空调、冷冻冷藏车以及大型空分流程中。

(1)完善 LNG 冷藏车冷量回收系统;

(2)研究冷藏车蓄冷技术;

(3)改进车厢空调利用 LNG 冷量技术;

(4)争取在空分行业应用和推广 LNG 冷能回收技术。


 


4.    超临界水氧化技术处理含酚废水

一、项目简介

含酚废水主要来源于焦化、煤气、炼油和以苯酚或酚醛为原料的化工、制药等生产过程,其来源广、数量多、危害大,是各国水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一。2011年,我国废水排放量约 652亿吨,其中含酚废水排放量约 5110万吨。

该类废水具有以下特点:

来源广:主要来自石油加工及煤化工行业,占含酚废水排放量的 68%;

排放量大:以年产 40亿 Nm3 天然气的煤气化站为例,排放的含酚煤气化废水约为 770t/h;每生产 1吨石油化工产品,约排放废水 40m3

难处理:污染物浓度高,COD10000mg/L,其中酚高达 7000mg/L,NH3-N 5000mg/L;成分复杂,除酚外,还含脂肪族化合物,杂环类化合物和多环芳烃;水质变化幅度大,COD变化系数达 2.3;

强毒性:致畸、致癌、致突变。当酚浓度超过 10mg/L时,鱼类等水生植物不能生存。该类废水已列入危废名录。

对该种废水的有效处理成为困扰水处理行业的一个难题。

超临界水氧化技术(SCWO)是一种新型高效的高浓度难降解有机废水处理技术。该技术在超临界水(温度>374℃,压力>22.2MPa)环境下,并在过量氧的参与下,有机物发生以自由基为主导的氧化反应,使废水中含碳有机物迅速彻底的氧化为二氧化碳和水,具有反应迅速、彻底、清洁环保的优点。近年来,该技术在高浓度难降解有机废水的处理中受到了越来越多的关注。研究表明,该技术对含酚 5000mg/L的废水无需经预处理即可使出水酚浓度低于0.1mg/L,达到国家GB8978-1996排放标准。

二、技术创新型和领先性

目前,含酚废水处理工艺主要为以生物法为核心的组合工艺,即预处理工艺

如氨氮吹脱、蒸氨脱酚等-生物法-后续深度处理工艺如高级氧化法、化学沉淀法等)。这种组合工艺虽然能最终使废水达标排放,单仍存在以下问题:

(1)工艺流程复杂,必须有严格的预处理工段及高效的深度处理;

(2)酚、氨浓度要求较高,进生化工段酚浓度需低于 300mg/L,氨浓度低于 30mg/L;

(3)处理不彻底,生化段 COD 降解率仅为 80%左右;

(4)产生二次污染:

(5)每处理 10000吨废水约有 3~4吨污泥产生,污泥中含有PAHs、重金属等有害物质危废污泥产生,属于危险废弃物,对其的进一步处理是含酚废水常规方法处理所带来的一个难点。

流程该技术具有以下优势:

设置废水浓缩塔,可使废水水量降低 5 倍,有机物浓度提高 5 倍,对初始

COD10000mg/L 的废水可有效实现自热,降低能耗;

设置碳酸铵回收装置,SCWO 产生的 CO2 与蒸氨塔出口的氨反应,一方面生产碳酸铵,另一方面实现 SCWO 出口过量 O2 CO2 的分离,回收 O2,降低物料消耗。

处理彻底。在 600℃,25MPa,氧化系数 3条件下,CODNH3-N、挥发酚出水浓度分别为 13、9、0.1mg/L,可达国家一级排放标准。

三、市场及效益分析

以处理 500t/d煤气化含酚废水为例:SCWO系统工艺中 SCWO的实际处理量100t/d,与“蒸氨脱酚—生化—混凝”传统工艺相比,工艺投资分别为2500、1500 万元;SCWG-SCWO 工艺每处理 1 吨废水费用为 20 元/t,“蒸氨脱酚—生化—混凝”处理费用为40/t“SCWG-SCWO”与“蒸氨脱酚—生化—混凝”工艺相比,年节约 365万元,3年即可收回所多出的投资费用。

含酚废水主要来源于石油化工行业和煤化工行业。以中国石化综合配套加工能力 1.68亿吨为例,排放废水约 67.2亿 m3。采用SCWO工艺,运行费用为 1344亿元,采用常规生化法的运行费用高达 2688 亿元。

以年产 40亿 Nm3天然气的煤气化站为例,排放的含酚煤气化废水约为770t/h, 采用 SCWO工艺,运行费用为37万元/天,年运行费用 1.35亿元。采用常规生化法,处理费用为 40/t废水,运行费用 74万元/天,年运行费用达 2.7亿元。采SCWO工艺较常规生化法年节约 1.35亿元。十二五期间,规划煤制天然气产能600亿Nm3/年,据此核算,废水排放量将增至 11550t/h,年排放量约 10116 万吨。采用 SCWO工艺处理废水将较常规生化法年节约 20亿元。