浙江大學(xué)能源清潔利用國家實(shí)驗(yàn)室位于浙大玉泉校區(qū)圖書館的北面。

走在實(shí)驗(yàn)室的走廊上，會(huì)產(chǎn)生一種在參觀一個(gè)大車間的錯(cuò)覺。因?yàn)樵诃h(huán)形的辦公樓中間，滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)卮Ａ⒅慌_(tái)臺(tái)大型實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(fù)責(zé)清潔地焚燒垃圾。

正是在它們的幫助下，實(shí)驗(yàn)室開展了各項(xiàng)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。

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(chǎn)生的廢氣是產(chǎn)生霧霾的重要原因之一，所以對霧霾的恐懼就轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人岑可法院士于2013年首次提出了“超低排放”的概念。

實(shí)驗(yàn)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(chǎn)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(dá)到天然氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，那就既節(jié)約了成本，又保護(hù)了環(huán)境。

按照目前國家制定的排放標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)室通過使用自主研發(fā)的催化劑以及改造脫硫塔等技術(shù)，已經(jīng)可以達(dá)到天然氣的排放限值，分別是5mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。

2014年，實(shí)驗(yàn)室和浙能集團(tuán)一拍即合，首先在嘉興電廠2臺(tái)百萬千瓦機(jī)組展開了應(yīng)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shù)，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(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)熱電廠。

除了從終端把控廢氣排放，實(shí)驗(yàn)室還在研究怎么從源頭，也就是燃燒方式上實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔轉(zhuǎn)化。

在一定條件下，煤炭中的有機(jī)質(zhì)受熱分解后會(huì)產(chǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，同時(shí)生產(chǎn)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(xué)、清華大學(xué)、華東理工大學(xué)等協(xié)同創(chuàng)建的“煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)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(shè)一個(gè)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(jí)轉(zhuǎn)化和分質(zhì)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(shí)驗(yàn)室的黃群星教授介紹，上世紀(jì)90年代，中國開始推進(jìn)城市化進(jìn)程，從而產(chǎn)生了很多城市生活垃圾。當(dāng)時(shí)，深圳等城市的一些企業(yè)引進(jìn)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(gè)形狀、尺度和性質(zhì)極其復(fù)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(yīng)用經(jīng)典化石燃料的燃燒理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

在這樣背景下，實(shí)驗(yàn)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(fù)雜組分燃燒、持久性有機(jī)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(shí)產(chǎn)權(quán)的生活垃圾焚燒集成技術(shù)。

目前，該技術(shù)已應(yīng)用在全國范圍的44座(105臺(tái)焚燒爐)大中城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠，實(shí)現(xiàn)了日處理垃圾44250噸，占國內(nèi)已建成垃圾焚燒發(fā)電廠的20%以上。2006年，這項(xiàng)技術(shù)獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

在垃圾焚燒產(chǎn)生的有毒物質(zhì)中，人們聽得最多的就是二噁英。實(shí)驗(yàn)室下設(shè)一個(gè)單獨(dú)的二噁英實(shí)驗(yàn)室，是研究垃圾焚燒過程中二噁英排放和控制的基地。該實(shí)驗(yàn)室已被列入聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)署全球持久性有機(jī)污染物監(jiān)測和分析實(shí)驗(yàn)室目錄。

實(shí)驗(yàn)室還在籌建全國首個(gè)二噁英的在線監(jiān)測平臺(tái)。因?yàn)槎f英的濃度很小，是納克量級(jí)的痕量組分，所以檢測起來周期較長，往往需要花費(fèi)一周以上的時(shí)間。

而在線檢測平臺(tái)是通過測量關(guān)聯(lián)物的數(shù)值，間接地得出二噁英的含量。這樣，平臺(tái)就能實(shí)時(shí)監(jiān)控二噁英的排放。

目前，實(shí)驗(yàn)室正在緊鑼密鼓地籌建垃圾焚燒技術(shù)與裝備國家工程實(shí)驗(yàn)室，該工程實(shí)驗(yàn)室由浙江大學(xué)負(fù)責(zé)，聯(lián)合了光大環(huán)保、杭州錦江集團(tuán)等我國生活垃圾發(fā)電的龍頭企業(yè)，旨在建立領(lǐng)先的垃圾清潔能源化利用創(chuàng)新研發(fā)和技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)引領(lǐng)。