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為建設美麗中國解“燃煤之急”

發佈時間:2018-01-29 11:25:00  |  來源:人民網  |  作者:張保淑  |  責任編輯:劉芳奇

“只有不清潔的技術,沒有不清潔的能源。”浙江大學教授高翔和項目團隊用實際行動對這句話進行了生動詮釋。他們圍繞“燃煤機組超低排放關鍵技術研發及應用”課題,歷經多年研究,終於摸索出一整套領先世界的清潔燃燒技術並成功付諸實踐,把煤炭這種一直以來被視為嚴重空氣污染之源的“黑色”能源改造成環境友好型的“綠色”能源,為人類傳統能源的清潔化利用和大氣環境保護做出了傑出貢獻。

在剛剛舉行的國家科技獎勵大會上,高翔和項目團隊也憑藉在“燃煤機組超低排放關鍵技術研發及應用”方面取得的突出成就,獲得國家技術發明一等獎。

遭遇燃煤污染困局

技術發明要著眼于社會需求,中國科技工作者的技術研發當然要瞄準中國社會需求,特別是國家戰略性需求。高翔和項目團隊圍繞“燃煤機組超低排放關鍵技術研發及應用”而進行的技術研發正是如此。多年以來,高翔和他參與領導的浙江大學能源清潔利用國家重點實驗室把主要時間和精力投向煤炭清潔利用技術的研發上,致力於大幅降低燃煤電廠的污染氣體排放。

對此,高翔解釋説,從能源儲量結構來看,煤炭是中國重要的基礎性能源,其探明儲量佔全國已探明化石能源資源儲量的比例超過9成;從能源消費結構上來看,雖然新能源在中國能源消費中的比重不斷加大,但是在相當長時期內,煤炭仍將是中國消費的主要能源;從絕對消費量來看,中國每年消費的煤炭約佔全球總煤炭消費量的一半,燃煤電廠消耗煤炭量佔全國年消費量的“半壁江山”;從社會後果來看,由於煤炭大量長期消費累積效果和重化工發展的工業機構,導致空氣污染日益加重,局部地區出現霧霾鎖城等較嚴重的生態環境問題,給人們的生産生活和身體健康帶來不利影響。

在上述背景下,降低燃煤電廠的污染氣體排放,對中國實現煤炭清潔利用、打贏藍天保衛戰、保障能源安全具有極其重要意義,已成為國家重大戰略需求。高翔和項目團隊正是瞄準這一戰略需求,通過燃煤機組超低排放技術,來降低燃煤電廠的污染物排放,推動能源行業的綠色發展,也讓人們重新審視煤炭這種人類使用數千年的能源,發現其清潔高效的另一面。

20多年積累成就清潔燃燒

數千年來,人類對煤炭的利用大體上是一個粗放的過程,燃燒過程中排放了大量的氮氧化物、顆粒物、二氧化硫、汞、三氧化硫等多種污染物,不僅導致區域灰霾等大氣複合污染問題,而且也加劇了溫室效應,使得全球氣候變暖成為難以遏制的趨勢。對於高翔和項目團隊來説,研發煤炭的清潔利用技術無疑是在挑戰一項世界性難題,同時,他們還必須面對中國煤炭資源特點所帶來的特殊困難。

高翔表示,中國煤炭資源複雜多樣性是煤炭清潔利用技術必須解決的問題。雖然中國煤炭分佈範圍比較廣,但是總體品質並不高。尤其對於發電廠等類企業來説,高灰份煤、高硫煤等劣質煤使用量大,造成了燃燒特性和污染物排放特性非常複雜。這就要求相關環保裝置必須符合中國“煤情”。另一方面,燃煤電廠通常面臨負荷變化頻繁的運作環境,這對清潔利用裝置的運作適應性和可靠性提出了很高要求。同時,從成本上來説,煤炭清潔利用技術和裝備既要高效又要低廉,也就是説必須“質優價廉”。

冰凍三尺非一日之寒。高翔和項目團隊憑藉20多年的技術和經驗積累,在前輩科學家多年探索的基礎上,向著世界最前沿領域挺進。他們依託能源清潔利用國家重點實驗室和“2011協同創新中心”等國家級平臺,在國家和省部級科研項目的持續支援下,成立了産學研用團隊,經過長期深入的理論和試驗研究,發明瞭整體協同優化與智慧調控的多污染物高效協同脫除超低排放系統。該系統攻克了高效率、高適應性、高可靠和低成本等關鍵技術難題,實現了污染物超低排放。

對高翔和項目團隊的發明及創新成果,有關方面總結了3點:一是發明瞭多污染物高效協同脫除整合系統,研發了燃煤機組超低排放新工藝,實現了燃煤機組主要煙氣污染物排放優於天然氣發電排放標準限值要求,引領我國燃煤機組超低排放工作;二是發明瞭多功能脫硝催化劑配方、催化劑製備及催化劑再生改性等系列技術,解決了燃煤機組高效脫硝難題;三是發明瞭細顆粒物高效脫除技術,解決了顆粒物的超低排放難題。簡而言之,高翔和項目團隊的重大貢獻在於創造了一套超低排放系統,燃煤煙氣在短短的幾十秒內,就能在其中通過,而二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、汞、三氧化硫等多種污染物會被過濾掉,從而實現超低排放。難能可貴的是,這套排放系統價格十分低廉,設備投資和運維成本勻攤到每度電上僅增加約1分錢。

造福全國澤被全球

2017年6月10日至9月10日,主題為“未來的能源”的世界博覽會在哈薩克首都阿斯塔納舉行。在,100多個國家展館中,中國展館脫穎而出。它以“過去、現在、未來”為主線,全面展示中國在傳統能源轉型、新能源開發、綠色環保和可持續發展等方面的新理念新成果。而在中國展館中,有一件展品堪稱吸引參觀者紛至遝來、駐足審視的“明星”,它就是高翔及項目團隊提供支援的“超低排放技術”展示模型。

“超低排放技術”展示之所以受到參觀者青睞,就在於其不是停留在理論和概念中,而是已投入實踐並表現出優良的性能指標。“超低排放技術”成果首先在小型燃煤鍋爐上實現成功應用。之後,在浙江省政府支援下,浙江省能源集團有限公司在所屬嘉興嘉華電廠在役燃煤機組上進行了超低排放的工程示範。經權威機構檢測,各主要污染物排放指標均優於燃氣輪機組排放標準,是歐盟環保標準的1/6,在200多米高的煙囪上,幾乎看不到煙色。該電廠因此被國家能源局授予“國家煤電節能減排示範電站”榮譽稱號。

“超低排放技術”得到迅速推廣。截至2017年6月,浙江省能源集團有限公司共斥資50億元,完成對46台燃煤機組的超低排放改造,超低排放機組的總容量達到2600萬千瓦,可實現二氧化硫減排2.6萬多噸,氮氧化物減排1.3萬多噸,粉塵減排7200余噸。在國家發改委、能源局、環保部等多部門合力推進下,燃煤電廠超低排放改造工作在全國展開。截至2017年6月,“超低排放技術”在燃煤機組和中小型熱電機組上累計裝機容量超過1億千瓦。全國可採用這項技術的燃煤機組接近6億千瓦。根據浙江省能源集團有限公司網站上公佈的數據,燃煤機組超低排放後,污染物排放濃度與國家排放標準相比,二氧化硫排放降低83%,氮氧化物排放降低50%,顆粒物排放降低67%。

“超低排放技術”在實踐中表現出的優異性能指標使得高翔和項目團隊被賦予更多責任。他們牽頭或參與制定了10多項相關國家標準和機械行業標準,全面提升了燃煤污染治理技術及裝備水準,推動和支撐了國家燃煤電廠超低排放戰略的實施。不僅如此,“超低排放技術”還贏得了國際認可,獲得了一批美國、日本等國家的國際專利,而發表的100多篇學術論文也在國際同行中産生強烈反響,為全球解決燃煤污染問題提供了過硬的中國方案。