近日，我校环境科学与工程学院张作泰副教授课题组在热态炉渣余热资源耦合利用方面，特别是生物质气化与余热回收耦合热力学计算方面取得进展。相关研究成果发表在International Journal of Hydrogen Energy，Energy和Bioresource Technology等国际知名期刊上。

          据统计，我国冶金工业每年产生超过两亿吨高炉渣和七千万吨钢渣，这些熔体温度最高达到1650℃，所蕴含的热量相当于二千万吨标准煤燃烧的热值。目前其余热回收率低于2%，如何实现这些热态炉渣的余热资源的高效耦合利用一直是世界难题。而高温熔体余热回收的关键，在于高温冷却过程中物性变化的有效控制以及热量赋存形态的有效转化。

          张作泰课题组长期致力于高温熔体余热的高效回收以及能质耦合利用。采用化学法回收高温余热是近年来的新兴方向，具有合成高价值产物和整合多个工业等一系列优点。从能量利用的角度，高温熔体余热可以提供生物质或污泥气化热源，一方面可以减少生物质燃烧供热，减少排放、节约能源；另一方面，熔体与生物质耦合会带来气化热力学的变化，特别是产气的品质变化。张作泰课题组基于热力学计算，对此进行了系统的研究。结果显示，当气化介质为水蒸气时，高炉渣对污染物排放影响显著（Int J Hydro Energy 2016，41）；而当气化介质为二氧化碳时，钢渣对于目标气体产出和污染气体排放效果更为突出，因此，可以合理控制包括反应温度与气氛在内的反应条件（Energy 2016，114）。为了更深入地了解钢渣对气化的影响，课题组更进一步计算了钢渣特征（包括碱度和铁氧化物含量）对气化热力学的影响，提出了一个耦合冶金工业、化工工业以及农业的多系统模型（Bioresour Technol 2017，223）。这对冶金行业能源利用、资源回收，以及处理生物质这一农业废弃物都具有重要意义。

          该系列工作的第一作者为张作泰指导的博士研究生孙永奇，张作泰是论文的通讯作者，瑞典皇家工学院的S.Seetharaman教授参与部分研究工作。上述研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、国家优秀青年科学基金的资助。

供稿：环境科学与工程学院