高继慧

科研兴趣/可开展合作领域

（1）燃煤污染物资源化利用（与吴少华教授合作开展）

近十年，我国在烟气脱硫领域投入巨大，但仍然面临严重的环境压力。水耗高、占地大的湿法烟气脱硫技术占 95%以上，由于副产物量大单一，资源化利用面临瓶颈。 更严重的是，由于采用碳酸盐作为吸收剂，每减排 1 摩尔 SO2 至少释放 1 摩尔 CO2， 面临严重的碳减排困境。我国内陆的煤炭主产区往往同时也是干旱缺水地区，节水型 脱硫技术是迫切需求。随着煤炭开采深度的增加，煤炭含硫量也显著增加，高硫煤的脱硫问题日益严重。采用活性焦的燃煤烟气污染物资源化利用技术，由于同时具备污 染物 SO2 可资源化利用、水资源消耗少、无二次污染、吸收剂可无害化循环利用等优点，被认为是最具前景的发展方向。课题组目前围绕活性焦资源化脱硫工艺开发，低成本长寿命活性焦制备，吸附质可直接解析的纳孔功能材料开展研究，获得多项国家自然科学基金资助，2011 年获得国家自然科学基金委煤炭联合基金重点项目资助。
（2）燃煤污染物的源排放控

制燃煤污染物弥散到烟气中再进行末端处理，必然带来很高的能耗和物耗，污染物控制的同时又增加了巨大的社会经济成本。因此，与生产工艺过程、燃烧过程相协同的源排放控制技术成为燃煤污染控制技术发展的必然趋势。传统钙基干法烟气净化技术具有源排放控制的显著优势，然而在此类技术中，吸收剂颗粒表面产物层覆盖了大量未反应固相组分，不仅降低了吸收剂的反应速率，利用率更是难以提高。研究曾获得“十一五”国家863 计划、科技支撑计划支持。2012 年获得国家自然科学基金资助。
（3）燃煤污染物的多过程协同控制
燃煤烟气中含有灰尘、SOx、NOx、PM2.5 和重金属等多种污染物，现有控制技术多为单一污染物控制过程的简单叠加，不仅存在占地面积大、工艺复杂、能耗高等表面问题，还存在不同过程间温湿度反应条件、吸收剂和污染物形态的协同问题。严重制约了多种污染物协同控制、同时脱除技术的进步。课题组近年来围绕相关问题开展了大量研究。主要包括：研究燃煤污染物控制过程中物质/能量的转化/传递过程及其协同机制，探索物理变化与化学反应、物质转移与能量传递相适宜的时空有序条件。研究燃煤污染物控制过程间的协同性、适宜性条件，寻求过程间协同联合的优化配置。相关研究先后获得“十五”攻关计划、“十一五”国家863 计划、“十一五”科技支撑计划重点项目的支持。2015 年，获得了国家自然科学基金委重大研究计划培育项目的资助。
（4）低阶煤的清洁高效利用（与赵广播教授、刘辉教授合作开展）
中国低阶煤占煤炭资源总量的 55%以上。近年，在新疆准格尔东部发现了储量丰富的低阶煤炭资源，预测资源储量3900 亿吨，截至2009 年6 月，准东煤田已探明煤炭资源储量为2136 亿吨。2001-2011 十年间，中国燃煤年消费量从13.5 亿吨迅速增长到34.5 亿吨，相关预测表明，到2050 年中国至少还将消耗燃煤1500 亿吨。随着中、高阶煤炭资源的日益枯竭，以褐煤/次烟煤为代表的低阶煤必将成为支撑中国经济发展的动力来源。低阶煤的高水分和高自燃倾向使其利用受到限制。其中，褐煤含水量约为25%~60%，燃烧利用时要有约7%~10%的燃料用来蒸发水分。可导致电厂效率降低2%~4%。低阶煤进行有效干燥将可减少燃煤电厂30%的温室气体排放，亦能大幅度降低运输成本。准东煤还含大量的碱金属，严重制约了传统燃烧方式的利用。目前，课题组围绕低阶煤的高效清洁利用（高效非蒸发干燥技术、碱金属原位利用技术）正在进行深入探讨，相关研究2014 年同时获得两项国家自然科学基金面上项目资助。
（5）新型储能材料的开发
传统余热能利用普遍面临着时间与空间不匹配，低品位热能的储存和转移是解决这个问题的关键。课题组目前正在围绕相变储能、化学储能进行前期研究；碳材料在电能储存领域正在获得越来越多的重视，课题组成员目前正在美国加州大学洛杉矶分校开展相关研究。