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为建设美丽中国解“燃煤之急”

时间:[2018-01-29 ] 信息来源:人民日报海外版
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     “只有不清洁的技术,没有不清洁的能源。”浙江大学教授高翔和项目团队用实际行动对这句话进行了生动诠释。他们围绕“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”课题,历经多年研究,终于摸索出一整套领先世界的清洁燃烧技术并成功付诸实践,把煤炭这种一直以来被视为严重空气污染之源的“黑色”能源改造成环境友好型的“绿色”能源,为人类传统能源的清洁化利用和大气环境保护做出了杰出贡献。

    在刚刚举行的国家科技奖励大会上,高翔和项目团队也凭借在“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”方面取得的突出成就,获得国家技术发明一等奖。
 
    遭遇燃煤污染困局
    技术发明要着眼于社会需求,中国科技工作者的技术研发当然要瞄准中国社会需求,特别是国家战略性需求。高翔和项目团队围绕“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”而进行的技术研发正是如此。多年以来,高翔和他参与领导的浙江大学能源清洁利用国家重点实验室把主要时间和精力投向煤炭清洁利用技术的研发上,致力于大幅降低燃煤电厂的污染气体排放。
    对此,高翔解释说,从能源储量结构来看,煤炭是中国重要的基础性能源,其探明储量占全国已探明化石能源资源储量的比例超过9成;从能源消费结构上来看,虽然新能源在中国能源消费中的比重不断加大,但是在相当长时期内,煤炭仍将是中国消费的主要能源;从绝对消费量来看,中国每年消费的煤炭约占全球总煤炭消费量的一半,燃煤电厂消耗煤炭量占全国年消费量的“半壁江山”;从社会后果来看,由于煤炭大量长期消费累积效果和重化工发展的工业机构,导致空气污染日益加重,局部地区出现雾霾锁城等较严重的生态环境问题,给人们的生产生活和身体健康带来不利影响。
    在上述背景下,降低燃煤电厂的污染气体排放,对中国实现煤炭清洁利用、打赢蓝天保卫战、保障能源安全具有极其重要意义,已成为国家重大战略需求。高翔和项目团队正是瞄准这一战略需求,通过燃煤机组超低排放技术,来降低燃煤电厂的污染物排放,推动能源行业的绿色发展,也让人们重新审视煤炭这种人类使用数千年的能源,发现其清洁高效的另一面。
 
    20多年积累成就清洁燃烧
    数千年来,人类对煤炭的利用大体上是一个粗放的过程,燃烧过程中排放了大量的氮氧化物、颗粒物、二氧化硫、汞、三氧化硫等多种污染物,不仅导致区域灰霾等大气复合污染问题,而且也加剧了温室效应,使得全球气候变暖成为难以遏制的趋势。对于高翔和项目团队来说,研发煤炭的清洁利用技术无疑是在挑战一项世界性难题,同时,他们还必须面对中国煤炭资源特点所带来的特殊困难。
    高翔表示,中国煤炭资源复杂多样性是煤炭清洁利用技术必须解决的问题。虽然中国煤炭分布范围比较广,但是总体质量并不高。尤其对于发电厂等类企业来说,高灰份煤、高硫煤等劣质煤使用量大,造成了燃烧特性和污染物排放特性非常复杂。这就要求相关环保装置必须符合中国“煤情”。另一方面,燃煤电厂通常面临负荷变化频繁的运行环境,这对清洁利用装置的运行适应性和可靠性提出了很高要求。同时,从成本上来说,煤炭清洁利用技术和装备既要高效又要低廉,也就是说必须“质优价廉”。
    冰冻三尺非一日之寒。高翔和项目团队凭借20多年的技术和经验积累,在前辈科学家多年探索的基础上,向着世界最前沿领域挺进。他们依托能源清洁利用国家重点实验室和“2011协同创新中心”等国家级平台,在国家和省部级科研项目的持续支持下,成立了产学研用团队,经过长期深入的理论和试验研究,发明了整体协同优化与智能调控的多污染物高效协同脱除超低排放系统。该系统攻克了高效率、高适应性、高可靠和低成本等关键技术难题,实现了污染物超低排放。
    对高翔和项目团队的发明及创新成果,有关方面总结了3点:一是发明了多污染物高效协同脱除集成系统,研发了燃煤机组超低排放新工艺,实现了燃煤机组主要烟气污染物排放优于天然气发电排放标准限值要求,引领我国燃煤机组超低排放工作;二是发明了多功能脱硝催化剂配方、催化剂制备及催化剂再生改性等系列技术,解决了燃煤机组高效脱硝难题;三是发明了细颗粒物高效脱除技术,解决了颗粒物的超低排放难题。简而言之,高翔和项目团队的重大贡献在于创造了一套超低排放系统,燃煤烟气在短短的几十秒内,就能在其中通过,而二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞、三氧化硫等多种污染物会被过滤掉,从而实现超低排放。难能可贵的是,这套排放系统价格十分低廉,设备投资和运维成本匀摊到每度电上仅增加约1分钱。
 
    造福全国 泽被全球
    2017年6月10日至9月10日,主题为“未来的能源”的世界博览会在哈萨克斯坦首都阿斯塔纳举行。在,100多个国家展馆中,中国展馆脱颖而出。它以“过去、现在、未来”为主线,全面展示中国在传统能源转型、新能源开发、绿色环保和可持续发展等方面的新理念新成果。而在中国展馆中,有一件展品堪称吸引参观者纷至沓来、驻足审视的“明星”,它就是高翔及项目团队提供支持的“超低排放技术”展示模型。
    “超低排放技术”展示之所以受到参观者青睐,就在于其不是停留在理论和概念中,而是已投入实践并表现出优良的性能指标。“超低排放技术”成果首先在小型燃煤锅炉上实现成功应用。之后,在浙江省政府支持下,浙江省能源集团有限公司在所属嘉兴嘉华电厂在役燃煤机组上进行了超低排放的工程示范。经权威机构检测,各主要污染物排放指标均优于燃气轮机组排放标准,是欧盟环保标准的1/6,在200多米高的烟囱上,几乎看不到烟色。该电厂因此被国家能源局授予“国家煤电节能减排示范电站”荣誉称号。
    “超低排放技术”得到迅速推广。截至2017年6月,浙江省能源集团有限公司共斥资50亿元,完成对46台燃煤机组的超低排放改造,超低排放机组的总容量达到2600万千瓦,可实现二氧化硫减排2.6万多吨,氮氧化物减排1.3万多吨,粉尘减排7200余吨。在国家发改委、能源局、环保部等多部门合力推进下,燃煤电厂超低排放改造工作在全国展开。截至2017年6月,“超低排放技术”在燃煤机组和中小型热电机组上累计装机容量超过1亿千瓦。全国可采用这项技术的燃煤机组接近6亿千瓦。根据浙江省能源集团有限公司网站上公布的数据,燃煤机组超低排放后,污染物排放浓度与国家排放标准相比,二氧化硫排放降低83%,氮氧化物排放降低50%,颗粒物排放降低67%。
    “超低排放技术” 在实践中表现出的优异性能指标使得高翔和项目团队被赋予更多责任。他们牵头或参与制定了10多项相关国家标准和机械行业标准,全面提升了燃煤污染治理技术及装备水平,推动和支撑了国家燃煤电厂超低排放战略的实施。不仅如此,“超低排放技术”还赢得了国际认可,获得了一批美国、日本等国家的国际专利,而发表的100多篇学术论文也在国际同行中产生强烈反响,为全球解决燃煤污染问题提供了过硬的中国方案。