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多个建材及相关科技成果获国家科学技术奖

 

       2020年度国家科学技术奖于11月3日在北京举行的国家科学技术奖励大会上揭晓,中国航空工业集团有限公司顾诵芬院士和清华大学王大中院士获国家最高科学技术奖。在获奖名单中,有多个建材及相关科技成果榜上有名。
“工业烟气多污染物协同深度治理技术及应用”获国家科技进步一等奖
由清华大学、中建材环保研究院(江苏)有限公司等单位联合研发的“工业烟气多污染物协同深度治理技术及应用”项目成果荣获国家科学技术进步奖一等奖。
中建材环保研究院承建的国内玻璃厂环保工程。
该技术成果已在钢铁烧结、水泥、玻璃等多个行业进行工程示范及推广应用,遍及全国32个省(自治区、直辖市)并出口到“一带一路”沿线等23个国家,引领了工业烟气深度治理技术与产业进步,推动我国多行业烟气污染物迈入超低排放的新阶段,为我国大气污染物总量减排和区域空气质量改善作出了突出贡献。
我国自上世纪80年代以来,工业化、城市化进程飞速推进,基础建设如火如荼,各类企业迅猛发展,随之而来的是能源消耗量急剧增长。钢铁、水泥、玻璃等行业工业炉窑量大面广,由于工艺、炉型和燃料不同,导致烟气排放温度范围宽、工况波动大,烟气成分极其复杂,各种大气污染物排放量居高难下,酸雨、雾霾等灾害频发。传统的烟气治理方案是独立除尘、脱硫、脱硝设备串联,流程长、能耗大、投资高、设备间的匹配复杂繁琐。
围绕硫、硝、尘常规污染物及二 英、汞等非常规污染物协同深度治理难题,项目团队提出了复杂烟气多污染物协同吸附催化净化机理,发明了系列多功能吸附/催化/过滤材料,突破了多污染物协同控制技术瓶颈,建立了钢铁烧结、水泥、玻璃、焦化等行业烟气深度治理示范工程,形成了“基础理论—技术方法—决策支撑—产业引领”的全链条完整技术创新体系,取得了工业烟气多污染物治理的技术装备创新和规模化应用的显著成绩。
项目团队围绕烟气常规污染物硫、硝、尘及非常规污染物汞、二 英等协同深度治理难题,在核心功能材料、关键装备、先进工艺等方面取得了重要创新和突破:
一是基于工业烟气多污染物协同控制策略,发明了中高温烟气净化双功能催化剂、低温烟气高活性和高强度碳基功能材料、耐酸耐磨型覆膜梯度滤料,实现了核心功能材料的产业化。
二是开发了“逆向双气旋增效脱硫”耦合“同向多气旋除雾除尘”一体化技术设备,实现了烟气脱硫协同净化细颗粒物。研制了分级喷氨的串联吸附催化塔和整体流排料的深度再生塔,装备运行能耗显著降低。
三是研发了全过程脱硝协同高效除尘脱硫工艺、碳基多功能材料吸附/催化—再生硫资源化一体式多污染物深度治理工艺,实现了重点行业工业炉窑烟气多污染物协同深度治理,支撑了我国重点区域钢铁、水泥、玻璃等行业烟气深度减排。
据了解,该项目授权发明专利110项、实用新型及软件著作权等135项,形成标准和技术规范25项。
“深水大断面盾构隧道结构/功能材料制备与工程应用成套技术”获国家科技进步二等奖
由中国建筑材料联合会提名、武汉理工大学胡曙光教授主持完成的“深水大断面盾构隧道结构/功能材料制备与工程应用成套技术”荣获国家科技进步奖二等奖。
该技术成果已成功应用于世界首座超大直径(Ф15.2m)武汉三阳路公铁长江隧道、世界首条水下高速铁路广深狮子洋隧道等数十座深水大管径隧道工程,取得了显著的社会经济效益,推进了我国隧道工程建设和建筑材料的科技进步。
随着城市建设的地下空间大规模开发利用和国家海洋战略实施,各种大型穿江越海隧道工程在我国相继规划建设。与以往相比,这些工程规模超大、环境条件严酷、技术要求和难度更高,既有工程建造技术和材料方面面临巨大挑战。
“以2004年开工建设的万里长江第一隧——武汉长江隧道为例,这是首条穿越长江的深水大断面泥水平衡盾构隧道,工程具有高水压(0.6MPa级)、大直径(11.2m)、长距离(一次掘进2540m)、地质软硬不均、河床冲淤水位变化大(年最大20m)等特点。可以说难度汇集,世界隧道工程前所未有。”胡曙光在会后接受记者采访时介绍,在深水、大断面、长距离、严酷条件下,隧道工程建设和运营最重要的是安全保障技术,既有建造技术和材料无法满足要求,亟需相关技术与材料的创新突破支撑。
为解决上述问题,胡曙光创造性地提出了建造材料结构功能一体化设计与制备创新思路。在多项国家、部委与工程业主方科研项目的支持下,武汉理工大学联合多家材料研究、建筑结构、工程设计与施工建设单位开展协作攻关,共同研发形成了支撑保障隧道工程结构安全、施工安全、运营安全的三大关键材料及其制备与施工技术,为武汉长江隧道工程建设提供了关键技术支撑,并推广应用于其他隧道工程。
据胡曙光介绍,该项目具有以下创新特点:一是提出了深水大断面盾构隧道主体结构分层设计的总体思路,探明了湿热养护环境下管片微结构演变规律与加速损伤机制,开发了其微结构优化调控方法和表面强化及高精度制备技术,创新管片通用等分大环宽设计和半封闭内衬叠合结构新型式,为深水大断面隧道的高抗渗、高耐久和结构安全提供技术支撑。
二是通过揭示有机—无机复合功能组分对同步注浆材料性能的调控作用机理,发明了高抗水分散、高抗水溶蚀、凝结时间易调控的同步注浆材料设计制备方法,开发了盾构废弃泥砂原位资源化利用技术,为深水复杂工况下大断面隧道盾构施工安全和结构稳定提供保障。
三是提出了沥青路面孔隙结构阻燃与无机材料阻燃相结合的多重阻燃设计思路,发明无机阻燃材料和兼具阻燃功能的高粘高弹沥青材料,开发了阻燃抗滑降噪多功能沥青路面结构设计与铺装技术,在提升沥青路面质量与功能的同时,保障了深水长隧道的运营安全。
据了解,该项目已获授权发明专利38项,发表论文180余篇,主编系列施工标准与工法,形成了具有完整自主知识产权的成套技术。
“浮法在线氧化物系列功能薄膜高效制备成套技术及应用”项目获国家技术发明二等奖
由中国玻璃控股有限公司(以下简称中玻控股)研发中心——威海中玻新材料技术研发公司与浙江大学合作研发的“浮法在线氧化物系列功能薄膜高效制备成套技术及应用”项目荣获国家技术发明奖二等奖。
我国是世界能源消耗大国,总建筑能耗占比全社会总能耗近25%,建筑运行能耗有一半通过窗玻璃散失,建筑节能成为国家迫在眉睫的战略任务。通过在玻璃表面制备功能薄膜,获得低辐射、阳光控制等节能镀膜玻璃是降低建筑能耗的有效途径,是降低碳排放、实现碳中和的必由之路。
项目组长期稳定从事浮法在线镀膜玻璃的研发工作,针对世界三大浮法玻璃生产技术之一的中国“洛阳浮法”工艺特点,原创性地提出在退火窑内制备氧化物功能薄膜的技术路线,历经十余年攻关,一举解决锡槽内制备镀膜玻璃干扰成形工艺、现有生产线技改难度大、投资高、受国外专利限制等问题,打破国际上对浮法退火窑不适合作为镀膜工艺区间的论断,形成了拥有自主知识产权的成套技术体系,实现了中国特色功能镀膜玻璃产业化技术和关键装备的重大突破,是中国“洛阳浮法”工艺技术的一次重要提升和超越。
该项目主要发明了薄流层爆发形核快速沉积方法,实现微纳结构氧化物功能薄膜的高效制备;发明了浮法在线原位掺杂和异质多层复合调控技术,开发出高透低辐射、遮阳低辐射等系列节能玻璃新产品;发明了晶面择优取向、雾度调控和夹层复合技术,开发出高稳定氟掺杂氧化锡(FTO)透明导电玻璃新产品;发明了浮法玻璃在线镀膜装置和镀膜环境成套调节装置,形成成套技术和装备。
该项目相关技术在中国玻璃控股有限公司旗下多个基地实施,包括威海中玻镀膜玻璃股份有限公司、中玻科技有限公司、东台中玻特种玻璃有限公司、中玻(临沂)玻璃有限公司、中玻(陕西)新技术有限公司等,先后研发出在线Low-E镀膜玻璃、在线Sun-E 节能镀膜玻璃(水晶灰VP70系列/VP60系列)、在线Sun-E 节能镀膜玻璃(水晶蓝)、在线Sun-R节能镀膜玻璃等特色产品,累计生产功能镀膜玻璃超过2亿平方米,累计新增销售额30亿元,国内同类镀膜玻璃产品市场占有率超60%。节能镀膜玻璃产品在上百个重点工程、上万项建筑中得到应用,为建筑节能政策的实施提供了重要材料支撑。以镀膜玻璃平均节能30%进行计算,产品应用可节约标煤约320万吨/年,减排CO2约880万吨/年,促进了我国建筑节能重大战略的实施,对低碳经济作出了重要贡献。
应用镀膜玻璃的北京农业科学院。
该项目相关成果已获授权中国发明专利24项,国外发明专利3项,其中美国发明专利1项;牵头和参与制定国家、行业标准9项,发表高水平学术论文35篇,编写专著2部。
“煤矸石煤泥清洁高效利用关键技术及应用”项目获国家科技进步二等奖
由山西大学副校长、资源与环境工程研究所所长程芳琴教授领衔的“煤矸石煤泥清洁高效利用关键技术及应用”项目荣获2020年度国家科学技术进步奖二等奖。
该项目成果研究范围属于资源与环境领域,开发出煤基固废“分质资源化利用-分类无害化填充”技术:煤矸石分质及炉内SO2和NOx协同控制技术,实现了煤矸石和煤泥清洁燃烧发电;煤泥基生物质型煤技术和配套燃烧设备,实现了煤泥清洁安全资源化利用;双重防渗和隔氧阻燃耦合的煤矸石生态填充技术,实现了煤矸石和粉煤灰大宗利用和无害化处置。
项目授权发明专利27项,获山西省科技进步一等奖2项、二等奖1项,形成地方标准4项。整体技术应用后共消纳固废2.2亿吨,生态充填约6000亩,减排SO2约230万吨、NOx约5万吨,新增销售收入110亿元,利税38.6亿元,推动了劣质煤发电行业技术进步,改善了京津冀环境空气质量,促进了煤基固废的清洁高效全利用。此成果广泛推广应用,将会对资源型地区经济社会可持续发展和“美丽中国”建设产生重大作用,对实现碳达峰、碳中和具有积极作用。
该项目主要完成人为程芳琴、张锴、郭彦霞、张培华、宋慧平、杨凤玲、张缠保、武建芳、傅垣洪、高利生。主要完成单位包括:山西大学、华北电力大学、山西平朔煤矸石发电有限责任公司、山西华仁通电力科技有限公司、山西大地民基生态环境股份有限公司、山西天宇环保技术有限公司。
又讯 由天津市提名,陈冠益、李秀金、侯立安、王黎、郑朝晖、程占军、冯涛、高伟、徐颢闻、旦增为主要完成人,天津大学、北京化工大学、中国人民解放军火箭军工程大学、武汉科技大学、中国环境保护集团有限公司、无锡湖光工业炉有限公司、西藏大学为主要完成单位的“基于3S维度的生物质固废清洁高效燃气能源化关键技术及应用”获国家科技进步二等奖。

 
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