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黑科技 | 浙大这个团队厉害了:为煤改气尴尬打开另一扇窗

经济日报 2018-02-13 09:55:49


  浙江大学教授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”课题,经过20多年的不懈努力,实现了燃煤机组多种污染物超低排放关键技术与成套装备的重大突破,对于实现我国煤炭清洁化利用、打赢蓝天保卫战具有极其重要的意义


  煤炭占我国已探明化石能源资源储量的94%左右,是我国经济社会发展最大的能源支撑。但燃煤过程中排放的氮氧化物、颗粒物、二氧化硫、三氧化硫等污染物,被认为是造成雾霾等大气环境问题的主要“罪魁祸首”之一。有着丰富天然气资源的英美等国将治霾措施瞄向了“煤改气”,而这一成功经验在天然气短缺的中国却难以复制。为了改善空气质量,亟需研发一种最先进的燃煤污染物脱除技术,这给中国科学家出了一道十分棘手的难题。


  对此,浙江大学教授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”课题,经过20多年的不懈努力,终于实现了燃煤机组多种污染物超低排放关键技术与成套装备的重大突破,探索出一条煤电绿色发展道路,为保护大气环境作出了杰出贡献。这一项目也在前不久举行的国家科技奖励大会上,荣获2017年度国家技术发明奖一等奖。


  “我们国家短时间内很难改变以煤为主的能源消费结构,只有把燃煤污染物处理好,才能从根本上解决环境污染问题,才能有效地保障国家能源安全,而这也是我们长期以来的奋斗目标。”浙江大学能源工程学院院长高翔告诉经济日报记者,全国煤炭年消费量的一半左右都来自于燃煤发电,因此燃煤机组的超低排放,对于实现我国煤炭清洁化利用、打赢蓝天保卫战具有极其重要的意义。


  该项目实施前,我国依靠引进国外技术进行燃煤污染物的处理,这一技术不仅价格昂贵、颗粒物脱除效率低,而且对于我国复杂多变煤质、燃煤电厂负荷波动大等问题适应性较差,不能长期稳定可靠达到超低排放要求。


  面对这些国际性难题,浙江大学与浙江省能源集团有限公司等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强强联手,组成产学研用团队,经过长期深入的理论和试验研究,发明了高效率、高适应性、高可靠和低成本的多污染物高效协同脱除超低排放系统。该系统凭借其全流程整体协同与智能调控的优势,实现了复杂煤质和复杂工况下多种烟气污染物的超低排放。


  “一个系统性工程的成功离不开团队精神,只有大家齐心协力朝着共同的目标迎难而上,才能不断取得突破。”浙江大学热能工程研究所所长岑可法说:“团队通过多活性中心催化剂配方研发,大幅度提高了催化剂的抗中毒、低温活性、协同氧化汞等性能,保证了燃煤机组在燃烧复杂煤质及低负荷时,也能完成氮氧化物的高效催化脱硝(脱硝率大于85%),并有效控制了汞的排放。”


  针对细颗粒物在烟气中脱除效率低的难题,项目组攻克了温—湿调控多场强化颗粒物、三氧化硫脱除技术难题,成功研发了复合静电除尘装备及关键部件,实现了颗粒物排放浓度低于1mg/nm3,三氧化硫排放浓度低于2mg/nm3。更可贵的是,这套排放系统价格十分低廉,设备投资和运营维护成本均摊到每千瓦时电上仅增加约1分钱。


  “从基础研究到核心技术再到成套设备,每个环节都不容有失。哪怕只是一个很小的技术细节,我们团队也要从早讨论到晚,直到弄清楚为止。”回顾20余载攻坚路,高翔感慨地说:“为了缩短工期,我们将改造催化剂等许多关键技术的研发线都搬到电厂去做,团队中很多成员都在工程现场过春节。”


  项目成果应用在小型燃煤锅炉上取得成功后,又在浙能集团嘉华电厂1000兆瓦在役燃煤机组上进行了示范应用。经中国环境监测总站等监测表明,氮氧化物、二氧化硫、颗粒物等多种烟气污染物排放指标均优于燃煤电厂排放标准限制,是欧盟环保标准的六分之一。目前,这一技术在全国得到进一步推广,被浙江天地环保科技有限公司、北京国能中电节能环保技术股份有限公司等多家单位采用,累计装机容量超过1亿千瓦。


  高翔介绍,燃煤机组实现超低排放后,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%,有力推动了煤炭清洁高效集中利用。


  该项目在国际上得到认可,技术和产品已输出欧美和“一带一路”沿线国家,为应对全球燃煤污染带来的挑战提供了中国方案。


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