燃料清洁转化研究部
研究部面向国家“双碳”战略目标以及行业需求，开展煤炭、生物质、油页岩等固体燃料清洁高效转化、城市及农林废弃物资源化利用、催化转化及污染物控制等基础研究及应用技术开发，以及反应器设计和专属仪器开发。
2025年研究部发表学术论文47篇，申请发明专利15项，毕业研究生23名，获得省部级奖励2项，承担了包括国家自然科学基金、科技部重点研发计划、京津冀环境综合治理国家科技重大专项、中国科学院战略先导科技专项、企业合作项目等，在基础研究和应用方面均取得重要进展。
重点进展一：微塑料热老化机制及多污染物协同迁移转化行为
《固体废物综合治理行动计划（2026）》要求加强生活垃圾焚烧及市政污泥和工业固废的协同处置。高温条件下，固废中塑料组分易发生热老化与不完全转化，生成并释放微塑料进入大气环境。相较于常规微塑料，热老化微塑料的形成机制与精准识别尚属空白，其与重金属、氟化物等伴随污染物的相互作用缺乏系统研究。课题组采用原位显微拉曼技术，解析不同塑料在加热过程中的结构演化和转化行为，并根据图谱指纹峰特征，创新性地将微塑料按老化程度划分四个典型区间，构建了开源且具有交互功能的常见微塑料热老化谱图库，开发了配套的谱图匹配评估流程和机器学习算法，实现了老化微塑料的精准和快速识别。搭建了微塑料单颗粒快速升温的原位观测平台，突破了传统实验难以可视化捕捉瞬态热老化行为的局限，可用于揭示热老化过程中微塑料与伴随污染物的界面作用机制。在理论工作和现场数据支撑下，首次评估了生活垃圾焚烧电厂烟气微塑料年排放量，并指出垃圾焚烧可能是大气微塑料的重要来源之一。相关成果发表在Journal of Hazardous Materials Letters、Environmental Science & Technology、环境科学上。
图1 热老化微塑识别流程与生成机制探索
重点进展二：Na2CO3改性负载Cu-Fe 氧化物的活性炭低温去除H2S取得新进展
采用浸渍和煅烧法制备了多种负载在 Na2CO3 改性活性炭 （CuFeNaAC-X） 催化剂上的 Cu-Fe 氧化物，并对其在低温下的脱硫性能进行了评价。通过优化 Cu-Fe的负载量，CuFeNaAC-5的硫容量最高达到430.09 mg/g，超过了大多数活性炭（AC）催化剂。EPR测试表明，Cu-Fe氧化物的负载可以活化氧形成超氧自由基（O2-·），从而促进H2S的催化氧化。XPS测试表明，在加载Cu-Fe氧化物时，FeOOH 的形成可以促进H2S通过链式反应催化氧化成硫（S）。结合EPR 和XPS分析，Na2CO3改性可调节O2-·的含量，促进S的形成，从而显著提高催化剂的脱硫效率。此外，CO2-TPD测试表明，Na2CO3改性促进了H2S电离为HS-，从而提高了催化剂的脱硫性能。
图2 吸附剂CuFeNaAC-5的制备与脱硫机理
重点进展三：5吨/天加压流化床生物质气化技术
研究团队与上海电气合作，采用“纯氧/水蒸气加压流化床+高温热转化”组合工艺，建成了“5t/d 纯氧加压流化床生物质气化装置”，并开展了中试试验。该项目以生物质为原料，实现了一次投料成功，连续稳定运行超过72小时。在顺利完成为期9小时的高温结渣极限工况测试后，装置按计划停车。成功验证了生物质颗粒加压进料、高温加压排渣、生物质加压流态化及高温转化炉裂解焦油等组合工艺的可行性。
图3 5吨/天加压流化床生物质气化工艺与装置
重点进展四：超低温烟气脱硝技术与应用
针对低温（120~180 ℃）烟气，目前国内外尚无成熟的高效脱硝产品。研究团队突破超低温（120~180 ℃）烟气耐硫耐水催化剂理论与技术瓶颈，首次创制并推出超低温锰基颗粒体和蜂窝体脱硝催化剂技术与产品，与企业合作完成5000吨/年颗粒状低温脱硝催化剂生产线建设，并实现了连续化生产，率先在国内完成中试和示范验证。当前已与甘肃华净环保有限公司、深圳能源环保股份有限公司和国家能源集团科学技术研究院有限公司等企业达成技术合作协议，全力合作并推进超低温脱硝催化剂产品与技术推广。
图4 烟气超低温脱硝锰基颗粒体和蜂窝体产品化技术