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【创新科技】(河南省科技厅专刊)重点实验室巡礼之研发农村可再

发布时间:2010-05-20 18:33    浏览次数:

    节能减排是我国环境保护的重点工作,是党中央、国务院从国情出发做出的一项重大决策。实现节能减排需要科技支撑,国务院印发的《节能减排综合性工作方案》中明确指出:依靠科技,加快技术开发和推广;积极推进能源结构调整,大力发展可再生能源。
    kok中欧体育河南省农村可再生重点实验室积极响应党中央、国务院号召,以服务“三农”为目标,以可再生能源为研究方向,致力于解决农村能源与生态环境问题,在节能减排技术研发和建设技术支撑平台方面取得了突出的成绩,赢得了良好的社会声誉和媒体的高度关注。

【创新科技】(河南省科技厅专刊)2010年第3期

                   重点实验室巡礼之研发农村可再生能源的实验室

    节能减排需要科技支撑,重点实验室是科研的主力军之一,在节能减排科技创新过程中发挥着重要的支撑作用。
    我国节能减排不能忽视农村。
    农村节能减排是国家节能减排工作的重要组成部分,潜力巨大,前景广阔。但目前我国的农村节能减排的形势十分严峻,农村节能减排任务极为艰巨。
农业部统计显示,2006年,我国农村能源消费总量约为9亿吨标准煤,其中商品能源约为6亿吨标准煤,占全国商品能源消费总量的1/4。
    与城镇居民相比,农村生活用能源仍以薪柴等传统生物质能为主,室内外环境污染严重,能源利用效率低,仅为25%左右,节能潜力巨大。
    开发农村可再生能源,做好农村能源节约,不仅有利于改变农民传统生活能源消费模式,减少农民对商品能源的依赖,而且能够有效改善农村生产生活条件,推进社会主义新农村建设。
    农村新能源供应的研发成为当务之急,而河南省农村可再生能源重点实验室充分依托综合性农业大学的各种优势,以服务于“农业、农村、农民”为研究目的,以可再生能源为研究特色,致力于解决农村能源与生态环境问题,取得了突出的成绩。

                                      农村新能源研发成效显著

    说到河南省农村可再生能源重点实验室的科研成效,不得不提“下吸式固定炉排生物质成型燃料热水锅炉设计与研究”这一科技成果。
    该成果属河南省科技攻关项目,2005年12月通过河南省科技厅组织的技术鉴定,2006年8月获河南省教育厅科技进步一等奖,2007年11月获河南省科技进步二等奖。
    这项成果从研究生物质成型燃料的燃烧特性入手,优化出主要设计参数,在较详细热工计算的基础上,研制出下吸式固定炉排生物质成型燃料热水锅炉,实现了生物质成型燃料的分步燃烧,缓解生物质燃烧速度,达到燃烧需氧与供氧的匹配,从而使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧,达到了节能减排和消烟除尘的目的。
    经河南省节能监测中心检测,该锅炉的燃烧效率达到97.81%-98.20%,热效率达到74.39%-81.25%,SO2、NOx及粉尘等污染物排放量远远低于燃煤锅炉,填补了国内空白,总体技术达到国内领先水平。燃烧1吨生物质成型燃料成本比燃烧相同特亮的煤低25元,该锅炉适用于洗浴、供暖及加热等领域,经济、社会及环境效益显著,市场前景广阔。
    而实验室研究开发的辅热集箱式沼气工程技术、生物质成型燃料成套设备及粉煤灰静电脱炭设备等技术与产品已得到推广应用,如为河南省桑达能源环保有限公司提供的辅热集箱式沼气工程技术,在河南、河北、浙江、江苏等地得到推广,并多次在亚行沼气项目的国际招标中中标,于2008年获得“中华第十八届发明博览会金奖”,成为该届博览会河南省获得的唯一金奖;生物质成型燃料技术已转化成产品,并商业化,目前已销到新疆、湖北和北京等省市;与北京三升公司合作生产的秸秆压缩成型饲料机远销到日本、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦共和国及内蒙古、河北、黑龙江、吉林等地,在我国可再生能源的产业化发展上,留下浓重的一笔。
    河南省农村可再生能源重点实验室依托河南农业大学kok中欧体育设立。记者在采访中发现,该实验室试验设备先进,拥有先进和完备的测试、实验仪器和设备,如气相色谱仪、厌氧发酵综合测试仪、自动定氮仪、COD快速测定仪、紫外分光光度计、红外热成像仪、计算机绘图仪等。此外,还拥有一个机械制造实习工厂。
    实验室成立之后,先后承担了国家863计划项目“太阳能光合制氢技术研究”、“中小型光合生物制氢系统生产性运行试验研究”“生物质气化发电预处理技术研究”和“甜高粱制取乙醇技术研究”等,国家自然科学基金项目“太阳能光合制氢光谱耦合特性研究”、“太阳能光合生物制氢过程热效应研究”、“超微化秸秆光合生物制氢机理研究”等,国家博士点基金项目“太阳能光合生物制氢热动力学特性研究”等,国家农业科技成果转化基金“太阳能辅热型农村高效沼气设备工程化技术中试与转化”和“生物质秸秆成型燃料设备推广与示范”等、国家科技支撑计划重点项目“新型高效规模化沼气工程”和国家跨越计划项目“秸秆沼气新技术及示范工程”等,河南省重大科技攻关项目“农村生态型沼气关键技术与示范工程研究”、“畜禽粪便生态化处理关键技术及其产业化示范”等、河南省财政厅农业推广项目“生物质成型燃料应用示范研究”等项目。尤其是近5年来,实验室共承担有基础性和科技攻关及科技成果转化型科研项目100余项,其中2009年承担科研项目25项,发表论文125篇,被SCI、EI收录26篇,获发明专利5项。
    实验室在农村户用沼气与大中型沼气工程技术,沼气发电技术与设备,生物质粉碎、干燥、成型、燃烧技术与设备,生物质制氢科学技术,生物质热裂解液化(生物油)技术等科学技术领域取得了一批重要理论和应用成果, 其中实验室提出了太阳能光合生物制氢的新理论,并对太阳能光合生物制氢体系的光谱耦合特性、产氢机理以及制氢过程的热动力学等进行了研究,系列研究成果填补了国内外太阳能光合制氢领域的空白,提升了我国在制氢领域的整体研究水平,为我国氢能技术的发展做出了重要贡献。
    另外,实验室研制的节能型太阳能温室能为植物生长营造出最适宜环境,能为植物的生长提供最优的能量调控技术,在我国中部地区的推广应用,已产生了较大的社会效益和经济效益。
                                  
                                    不断进取的创新团队

    重点实验室最重要的是高素质人才,说河南省农村可再生重点实验室是我国从事生物质能源与农业生物环境工程领域研究和高层次人才培养的重要基地,可谓是实至名归。
    目前实验室共有固定人员27人,平均年龄40岁,其中高级研究人员22人,中级研究人员4人,初级研究人员1人。具有博士学位的14人,基本形成了一支以博士为中坚力量的年轻科研团队。
实验室第一学术带头人张全国是工学博士、教授、博士生导师。现任全国政协委员、河南农业大学kok中欧体育院长,河南省可再生能源学会理事长、国家十一五863计划先进能源技术项目首席专家、国家自然科学基金委工程与材料学科部的评审专家等职。
    他是2项国家“863计划”项目、3项国家自然科学基金项目、1项国家博士点基金项目、1项国家跨越计划项目、1项国家农业科技成果转化基金项目等16个项目第一主持人,获得8项省部级科技进步奖,5项获国家发明专利, 主编出版4部专著,发表论文168篇,其中30余篇论文分别被SCI、EI等收录,多篇发表在国外的《FUEL》、《Energy Policy》等国际著名权威性学术期刊上。
    他又是首批国家教育部高等学校骨干教师、省管优秀专家和河南省跨世纪学术带头人,曾获“中国青年科技创业奖”、“河南省青年科技奖”、“河南省优秀中青年教师奖励基金奖”和“郑州市十大杰出青年”等荣誉奖励。
    在人才培养上,实验室建有一套结构完善、层次齐全的人才培养体系,从技工、技师等专门技术人员培养,到本科、硕士、博士、博士后等各阶段创新型人才的培养,为我国培养了一大批可再生能源方面的人才。近5年已为国家培养硕士研究生55人,博士研究生17人,博士后人员16人。为社会培训沼气技术人员5000余人、生物质能利用工3000余人、太阳能利用工2000余人、农村节能员1000余人。这些人才的培养,推动了可再生能源行业的快速发展,为我国农村能源的建设和发展做出了突出成就。
    为了学习交流,不断提高研究水平,实验室从2002到2009年,学科成员共参加了“欧洲生物能源技术研讨会及展览会”、“生态农业与可持续发展国际研讨会”、“第三届国际安全技术学术会”、“2004世界工程师大会”和“中国国际可再生能源设备与技术发展览会及国际研讨会”等国际学术会议164人次。其中2009年参加16人次。2009年11月主办“全国农业建筑环境与能源工程专业国家统编教材编写工作研讨会”。
    2006年7月邀请美国阿依华州立大学煤与环境研究中心的ROBERT•BROWN教授前来讲学,并签订了“新型生物质气化与集中供气系统研究” 项目的合作协议书,2006年8月邀请美国路易斯安娜州立大学资源研究中心林产品实验室的WU•QINGLIN教授前来讲学,并签订了“生物质合成纤维板技术研究”项目的合作协议。
    5年来,实验室共主(承)办“第十届中国科协年会—农村新能源技术集成研讨会”、“生物质成型燃料技术协作组工作会议”、“全国工程热物理学科与可再生能源学术研讨会”、“全国生物质能技术研讨会”、“全国秸秆固化成型技术研讨会”及“生物质成型燃料技术条件标准研讨会”等国内学术会议11次,其中2009年主办会议1次。先后邀请国内著名学者汪懋华、蒋亦元、石元春院士等来校讲学48人次。与国内一批兄弟院校,学术机构如清华大学、浙江大学、中国农业大学、中科院广州能源研究所和河南省科学院等保持着密切的合作关系,提高了实验室的研究水平。
    可以说,实验室紧密围绕国家能源发展需求战略,在生物质成型燃料、沼气工程技术、燃料乙醇、生物柴油、太阳能光合生物制氢等方面开展了一系列科学研究。并一直致力于解决我国农村社会经济发展过程中出现的能源、环境问题及我国可再生能源领域各类人才的教育培养工作,为我国可再生能源事业发展提供技术和人才保障,为我国农业现代化和社会主义新农村建设做出了重要贡献。

                                        未来研究成果更辉煌

    河南省是农业大省,农作物秸秆资源非常丰富,每年产生农作物秸秆7000万吨左右。秸秆的主要成分是碳水化合物,如果燃烧充分,是一种清洁和可再生的能源。
    近年来,我国积极开展农作物秸秆能源化利用工作,取得了良好成效。但对于农作物秸秆这一宝贵的生物质资源,其综合利用技术研究与示范推广的力度还是远远不够,而且仍然存在着一些不容忽视的问题。农艺与农机结合的农作物秸秆综合利用模式以及配套设备的相关技术研究相对滞后,功能单一,农作物秸秆能源化利用技术与生产装备产品质量及其稳定性有待突破。
    实验室面对这些问题,在省有关部门支持批准下,于2009年成立了“河南省生物质能源院士专家工作站”,这是全国第一个以生物质能源命名的省级院士专家工作站,目前正在进行“农作物秸秆纳米化预处理及其能源化技术研究”等项目的研究。
   这是一个具有重要意义的课题。在这个大课题中又有一系列子课题。包括农作物秸秆纳米化预处理技术研究、农作物秸秆光合生物制氢技术研究、农作物秸秆沼气制肥联产技术研究、农作物秸秆纤维素燃料乙醇技术研究、农作物秸秆气化甲醇二甲醚技术研究、农作物秸秆丙酮丁醇发酵研究、农作物秸秆直接转化汽柴油联产精细化工品研究以及相关的装备研制等。
    项目围绕我省高新技术产业发展实际,对农作物秸秆能源化技术领域的关键技术进行研究,研究的最终目标是:通过农作物秸秆纳米化与处理技术研究,解决秸秆能源转换中的瓶颈问题,实现秸秆的能源化利用,为实施国家可再生能源战略提供科学参考,促进秸秆能源化利用的产业化发展,形成一批具有优势的新兴战略支撑产业。
    一段厚重的历史风云,浸透、拼搏奋斗的风华岁月,共同谱就了实验室一段弦歌不辍的华彩乐章。栉风沐雨,春华秋实,实验室的未来将更加辉煌。