探访浙大能源清洁利用国家实验室:环保能源之路怎么走

来源:互联网新闻 时间:2020-04-28 21:05

实验室副主任王智化教授(左)在项目现场。

浙江大学能源清洁利用国家实验室位于浙大玉泉校区图书馆的北面。

走在实验室的走廊上,会产生一种在参观一个大车间的错觉。因为在环形的办公楼中间,满满当当地矗立着一台台大型实验台架。

这些笨重的大家伙,有的用来燃烧煤粉,有的用来脱硫、脱除污染物,还有的专门负责清洁地焚烧垃圾。

正是在它们的帮助下,实验室开展了各项能源清洁利用的研究,探索出一条高效、清洁利用能源的环保之路。

超低排放

煤炭和天然气一样干净

近年来,人们谈雾霾色变。由于烧煤产生的废气是产生雾霾的重要原因之一,所以对雾霾的恐惧就转换成了对煤炭的抗拒。

然而,煤炭依然是我国目前主要的能源之一,煤炭发电的比重占到70%左右。为此,实验室学术带头人岑可法院士于2013年首次提出了“超低排放”的概念。

实验室副主任王智化教授说,和煤炭相比,天然气是更为清洁的能源,但生产同样的电,它的成本是煤炭的两倍左右。如果煤炭发电能达到天然气的排放标准,那就既节约了成本,又保护了环境。

按照目前国家制定的排放标准,重点地区煤炭的排放限值是烟尘20mg/m3,二氧化硫50mg/m3,氮氧化物100mg/m3。实验室通过使用自主研发的催化剂以及改造脱硫塔等技术,已经可以达到天然气的排放限值,分别是5mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。

2014年,实验室和浙能集团一拍即合,首先在嘉兴电厂2台百万千瓦机组展开了应用示范。第二年,嘉兴电厂就被评为“国家煤电节能减排示范电站”。

王智化说,其实相对于这样的大电厂,中小企业工业锅炉排放的废气污染更大。这些年来,实验室也在利用自主研发的活性分子臭氧一体化超低排放技术,帮助不少中小企业完成了锅炉烟气的一体化超低排放改造,比如杭州的中策清泉、余杭崇贤热电、萧山经济开发区热电厂。

除了从终端把控废气排放,实验室还在研究怎么从源头,也就是燃烧方式上实现煤炭的清洁转化。

在一定条件下,煤炭中的有机质受热分解后会产生大量可燃性气体和焦油,包含甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烷等成分。这些资源,以前基本都直接烧掉了,没有加以利用。

现在,实验室希望通过热解和部分气化的方法,把煤炭中的不同组分分离出来,在满足发电、供热需求的同时,同时生产天然气、高品位液体燃料油、化工品等多种清洁能源和工业原料。

目前,由浙江大学、清华大学、华东理工大学等协同创建的“煤炭分级转化清洁发电协同创新中心”,正在临安的青山湖科技城建设一个占地50亩的中试研究基地,倪明江教授作为协同中心主任,专门研究煤炭的分级转化和分质利用。

变废为宝

生活垃圾也能清洁发电

除了煤炭,生活垃圾也能摇身一变,成为清洁能源。

实验室的黄群星教授介绍,上世纪90年代,中国开始推进城市化进程,从而产生了很多城市生活垃圾。当时,深圳等城市的一些企业引进了国外处理生活垃圾的焚烧炉。

黄群星说,中国的城市垃圾是一个形状、尺度和性质极其复杂的混合体,大大有别于常规的化石燃料。所以,不能简单应用经典化石燃料的燃烧理论和经验模式。

在这样背景下,实验室深入探究了城市生活垃圾在热处理过程中存在的问题,最终在复杂组分燃烧、持久性有机污染物生成与控制等方面取得了一系列创新性成果,形成了具有完全自主知识产权的生活垃圾焚烧集成技术。

目前,该技术已应用在全国范围的44座(105台焚烧炉)大中城市生活垃圾焚烧发电厂,实现了日处理垃圾44250吨,占国内已建成垃圾焚烧发电厂的20%以上。2006年,这项技术获得国家科技进步二等奖。

在垃圾焚烧产生的有毒物质中,人们听得最多的就是二噁英。实验室下设一个单独的二噁英实验室,是研究垃圾焚烧过程中二噁英排放和控制的基地。该实验室已被列入联合国环境保护署全球持久性有机污染物监测和分析实验室目录。

实验室还在筹建全国首个二噁英的在线监测平台。因为二噁英的浓度很小,是纳克量级的痕量组分,所以检测起来周期较长,往往需要花费一周以上的时间。

而在线检测平台是通过测量关联物的数值,间接地得出二噁英的含量。这样,平台就能实时监控二噁英的排放。

目前,实验室正在紧锣密鼓地筹建垃圾焚烧技术与装备国家工程实验室,该工程实验室由浙江大学负责,联合了光大环保、杭州锦江集团等我国生活垃圾发电的龙头企业,旨在建立领先的垃圾清洁能源化利用创新研发和技术服务平台,为产业发展提供技术引领。

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