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科技频道 发表于  2018-01-08 14:09:55 2562字 ( 0/41)

高翔:二十年求解“燃煤之急”

在浙江大学玉泉校区西北角,一座“灰头土脸”的锅炉房与秀美的校园风光有些格格不入。高翔顺着狭窄的铁楼梯爬上爬下,比一般人都要快些。“在这里走得太多了。”作为能源清洁利用国家重点实验室的教授,高翔来的最多的就是实验室的这座中试基地,在20多年的时间里,高翔和团队成员不知道把这铁楼梯踩了多少遍,脚步将楼梯面磨得锃亮,为的就是“求一个解”。
该团队求解的问题是“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”。由于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的最大能源支撑。但是,燃煤过程排放了的氮氧化物、颗粒物、二氧化硫等,是导致区域灰霾等大气复合污染问题的重要原因。而我国总耗煤的50%左右用于燃煤电厂,因此,实现燃煤烟气多污染物超低排放对实现煤炭清洁利用,打赢蓝天保卫战具有重要的意义。
“我国重点区域能源消费强度高、污染物排放强度大,要使空气质量改善,就必须研发及应用更高效的燃煤污染物脱除技术,实现燃煤烟气多污染物超低排放!”上世纪90年代,高翔在老师岑可法院士的带领下,就一头扎进了锅炉房,走上了这一难题的“求解”之路。
当时,引进国外的燃煤污染物治理技术价格极为昂贵,仅购买一个软件包就要花费上百万美元。此外,国外技术对于我国高硫高灰高碱高钙等复杂多变的煤质等问题适应性差、“水土不服”。而且就这些技术本身来说,也难以长期稳定可靠达到超低排放要求——如催化剂在低负荷的状态下无法正常使用,甚至在一些煤质上会引起中毒或磨损失活。“即使是这样,当时有外国公司一年就能在中国收近亿的专利使用费,因为早期我们没有技术储备。所以我们与浙江大学一道,致力于适应复杂煤质和复杂工况的燃煤多污染物高效协同脱除技术研发及工程化应用”回忆起当时的情形,项目完成人、浙能集团副总经理朱松强教授级高工仍然深有感触。
他们团队决定迎难而上,从多污染物高效协同控制入手。高翔认为,燃煤污染是个系统性的问题,这就决定了多种污染物的协同控制也需要用系统的思维来应对。
依托国家重点实验室和国家级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,浙江大学与浙能集团等单位组成的产学研用团队,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,攻克了复杂体系中相浓度分布不均匀、污染物组分相互竞争等多项关键技术难题,从而实现了适应负荷和煤质变化的燃煤烟气多种污染物超低排放。他们建立了催化剂的性能模型,形成了催化剂关键关键组分功能化划分方法,为催化剂配方的主动设计提供了理论基础,针对中国典型的复杂煤质,团队又研究了煤中多种有害元素对催化剂中毒的影响规律,并从原子层面研究揭示了催化剂的抗中毒机制,在此基础上,构筑了多活性中心催化剂,大幅提升了其抗中毒、低温活性、协同汞氧化等性能,从而解决了燃用复杂煤质及低负荷的高效催化脱硝难题——通过全负荷催化剂首次实现了机组35%低负荷运行时氮氧化物的超低排放;研制的再生改性一体化技术,通过活性组分分次可控负载等方法,可使再生改性后的催化剂活性恢复至新催化剂的水平,实现了失活催化剂的循环利用及功能化改性。针对静电场中细颗粒物、三氧化硫的脱除问题,团队研制了复合静电除尘装备及关键部件,解决了细颗粒脱除效率低的难题。求解二十年,高翔也几乎在实验室和电厂“两点一线”上奔波了二十年。2013年和2014年,高翔团队的很多成员春节都是在电厂度过的。功夫不负有心人,当成果在小型燃煤锅炉上应用取得成功后,通过产学研合作,率先在浙能集团嘉华电厂1000兆瓦在役燃煤机组上实现了示范应用,运行结果表明主要烟气污染物排放指标远低于排放限值,随后进一步辐射全国,在1000兆瓦、600兆瓦、300兆瓦等燃煤机组和中小型热电机组上实现了规模化应用,累计装机容量超过1亿千瓦。燃煤机组实现超低排放后,污染物排放浓度与国家标准相比,二氧化硫下降83%,氮氧化物下降50%,颗粒物降低67%,推动了全球最大的清洁高效煤电体系的建设。
“作为一项科研成果,我们更看重的是成果的应用落地。”总结二十年来的研究历程,高翔把“好用”看得比什么都重。他的老师岑可法院士说:“搞研究就是要针对国家的重大需求,解决必须解决的问题,二十年来这个团队很辛苦,但解决了实际的问题,这比什么都重要。”目前该项目累计实现产值109.6亿元,在创造显著经济效益的同时,该项目在推动科技进步、促进污染减排、建设创新平台、培养高端人才等方面均实现了突破,取得了重大的社会效益。“超低排放”从2015年起连续三年写进了国务院《政府工作报告》,国家发改委、能源局、环保部等多部门也先后发文推进实施了燃煤电厂超低排放工作。浙江大学高翔教授领衔、与浙能集团合作的“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”项目荣获2017国家技术发明奖一等奖。
长年与煤烟打交道,高翔的白大褂算不上干净,但是他和团队孜孜求索、潜心钻研二十年的事业却很干净——让煤炭更清洁地燃烧,让我们的天空更加湛蓝。(完)
创新感言
高翔 2017年度国家技术发明奖一等奖“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”第一完成人
作为一名科技工作者,我感到非常幸运,生活在这样一个国家高度重视科技创新的好时代。我们这项成果的诞生是很多人团队合作、长期耕耘的结果,也得益于国家、省部和学校为研究创造了很好的科研条件和环境,更是得到了学术前辈和同行、行业和合作伙伴的关心和支持。十九大报告明确提出,要推进绿色发展,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。这为我们团队指明了今后的研究发展方向,也激励和鞭策我们在新时代的科技创新中更加努力,培养更多年轻优秀的新时代能源环保人,为能源环保技术装备和产业的高质量发展作出更多的贡献。

阅读全文:http://scitech.people.com.cn/GB/n1/2018/0108/c59405-29751785.html

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