浙江大學能源清潔利用國家實驗室位于浙大玉泉校區(qū)圖書館的北面。走在實驗室的走廊上，會產生一種在參觀一個大車間的錯覺。因為在環(huán)形的辦公樓中間，滿滿當當地矗立著一臺臺大型實驗臺架。這些笨重的大家伙，有的用來燃燒煤粉，有的用來脫硫、脫除污染物，還有的專門負責清潔地焚燒垃圾。
正是在它們的幫助下，實驗室開展了各項能源清潔利用的研究，探索出一條高效、清潔利用能源的環(huán)保之路。
實驗室副主任王智化教授(左)在項目現(xiàn)場
超低排放
煤炭和天然氣一樣干凈
近年來，人們談霧霾色變。由于燒煤產生的廢氣是產生霧霾的重要原因之一，所以對霧霾的恐懼就轉換成了對煤炭的抗拒。
然而，煤炭依然是我國目前主要的能源之一，煤炭發(fā)電的比重占到70%左右。為此，實驗室學術帶頭人岑可法院士于2013年首次提出了“超低排放”的概念。
實驗室副主任王智化教授說，和煤炭相比，天然氣是更為清潔的能源，但生產同樣的電，它的成本是煤炭的兩倍左右。如果煤炭發(fā)電能達到天然氣的排放標準，那就既節(jié)約了成本，又保護了環(huán)境。
按照目前國家制定的排放標準，重點地區(qū)煤炭的排放限值是煙塵20mg/m3，二氧化硫50mg/m3，氮氧化物100mg/m3。實驗室通過使用自主研發(fā)的催化劑以及改造脫硫塔等技術，已經可以達到天然氣的排放限值，分別是5mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。
2014年，實驗室和浙能集團一拍即合，首先在嘉興電廠2臺百萬千瓦機組展開了應用示范。第二年，嘉興電廠就被評為“國家煤電節(jié)能減排示范電站”。
王智化說，其實相對于這樣的大電廠，中小企業(yè)工業(yè)鍋爐排放的廢氣污染更大。這些年來，實驗室也在利用自主研發(fā)的活性分子臭氧一體化超低排放技術，幫助不少中小企業(yè)完成了鍋爐煙氣的一體化超低排放改造，比如杭州的中策清泉、余杭崇賢熱電、蕭山經濟開發(fā)區(qū)熱電廠。
除了從終端把控廢氣排放，實驗室還在研究怎么從源頭，也就是燃燒方式上實現(xiàn)煤炭的清潔轉化。
在一定條件下，煤炭中的有機質受熱分解后會產生大量可燃性氣體和焦油，包含甲烷、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烷等成分。這些資源，以前基本都直接燒掉了，沒有加以利用。
現(xiàn)在，實驗室希望通過熱解和部分氣化的方法，把煤炭中的不同組分分離出來，在滿足發(fā)電、供熱需求的同時，同時生產天然氣、高品位液體燃料油、化工品等多種清潔能源和工業(yè)原料。
目前，由浙江大學、清華大學、華東理工大學等協(xié)同創(chuàng)建的“煤炭分級轉化清潔發(fā)電協(xié)同創(chuàng)新中心”，正在臨安的青山湖科技城建設一個占地50畝的中試研究基地，倪明江教授作為協(xié)同中心主任，專門研究煤炭的分級轉化和分質利用。
變廢為寶
生活垃圾也能清潔發(fā)電
除了煤炭，生活垃圾也能搖身一變，成為清潔能源。
實驗室的黃群星教授介紹，上世紀90年代，中國開始推進城市化進程，從而產生了很多城市生活垃圾。當時，深圳等城市的一些企業(yè)引進了國外處理生活垃圾的焚燒爐。
黃群星說，中國的城市垃圾是一個形狀、尺度和性質極其復雜的混合體，大大有別于常規(guī)的化石燃料。所以，不能簡單應用經典化石燃料的燃燒理論和經驗模式。
在這樣背景下，實驗室深入探究了城市生活垃圾在熱處理過程中存在的問題，最終在復雜組分燃燒、持久性有機污染物生成與控制等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，形成了具有完全自主知識產權的生活垃圾焚燒集成技術。
目前，該技術已應用在全國范圍的44座(105臺焚燒爐)大中城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠，實現(xiàn)了日處理垃圾44250噸，占國內已建成垃圾焚燒發(fā)電廠的20%以上。2006年，這項技術獲得國家科技進步二等獎。
在垃圾焚燒產生的有毒物質中，人們聽得最多的就是二噁英。實驗室下設一個單獨的二噁英實驗室，是研究垃圾焚燒過程中二噁英排放和控制的基地。該實驗室已被列入聯(lián)合國環(huán)境保護署全球持久性有機污染物監(jiān)測和分析實驗室目錄。
實驗室還在籌建全國首個二噁英的在線監(jiān)測平臺。因為二噁英的濃度很小，是納克量級的痕量組分，所以檢測起來周期較長，往往需要花費一周以上的時間。
而在線檢測平臺是通過測量關聯(lián)物的數值，間接地得出二噁英的含量。這樣，平臺就能實時監(jiān)控二噁英的排放。
目前，實驗室正在緊鑼密鼓地籌建垃圾焚燒技術與裝備國家工程實驗室，該工程實驗室由浙江大學負責，聯(lián)合了光大環(huán)保、杭州錦江集團等我國生活垃圾發(fā)電的龍頭企業(yè)，旨在建立領先的垃圾清潔能源化利用創(chuàng)新研發(fā)和技術服務平臺，為產業(yè)發(fā)展提供技術引領。
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