技術 | 浙江大學成功研發煤炭清潔利用技術 解「燃煤之急」

由浙江大學能源工程學院副院長高翔教授和岑可法院士帶領團隊攻關研發的成果「高效煙氣催化脫硝關鍵技術及應用」，讓人們看到了大幅改善大氣質量的希望。這項成果，獲浙江省2014年度科技進步獎一等獎。

治理霧霾已經成為全國上下最為關切的話題之一。據高翔介紹，在我國，氮氧化物——造成大氣灰霾的主要原因之一——約三分之二的來源是煤燃燒。2013年，我國消費的煤炭佔全球50%以上，且煤炭在未來一段時間仍然是中國經濟成長不可缺少的燃料。我國高硫、高灰等低劣質煤約佔煤炭資源總量的40%，而且我國東部京津冀、長三角、珠三角等重點地區平均煤炭消費強度是美國的15.7倍。「在這樣的前提下，要改善我國的空氣質量，就必須使用全球最先進的污染控制技術。」高翔說，「我們的目標是，讓燃燒煤炭變得比燃燒天然氣更乾淨。」

目前各國廣泛應用的清除氮氧化物技術，即脫硝技術，是在煤燃燒產生的煙氣從煙囪排放之前，先讓它與氨氣充分混合，然後通過幾層催化劑，這樣就發生了神奇的化學反應，氮氧化物會轉變為大氣中普遍存在的氮氣，不會造成污染。在這一過程中扮演關鍵作用的就是催化劑。為了研發適應中國工業環境的「強悍」催化劑，高翔團隊採用了量子化學手段，利用計算機模擬，從不同元素的成千上萬種組合中，更加精確、高效地篩選出符合條件的催化劑配方。他們最終研製成的催化劑，抗中毒性、耐磨性都有了很大提升，延長了催化劑的使用壽命。科研團隊還在配方中加入稀土等元素，使催化劑對溫度的要求不再那麼苛刻，在鍋爐低負荷運行時也能較好地發揮作用。

據了解，工廠排放的每立方米煙氣中，氮氧化物含量低於200毫克，就可達到歐盟和日本現行標準，低於100毫克可達到美國和我國最新標準。而通過使用這種新型催化劑，這個數字降低到了50毫克以下。

在改良催化劑的過程中，科研團隊就已經考慮到了回收再利用的問題。我國煤電裝機容量世界最大，每年產生的廢舊催化劑數量是美國的4倍，如何處理是個難題。「填埋的成本是每噸近6000元。」高翔說，「這種廢舊的催化劑屬於危險廢物，處置不當會造成嚴重的二次污染。」科研團隊發明了一套新的清洗再生及改性方法，可以使原已失活的催化劑的活性恢復至新鮮催化劑的98%。這一成果直接催生了一項產業，現在，專門提供這項再生技術及催化脫硝成套設備的企業，僅浙江省就有好幾家。

目前，「高效煙氣催化脫硝關鍵技術及應用」成果已應用於300多台燃煤鍋爐，已實現年減排氮氧化物約94.2萬噸，合作單位累計產值超過51億元。

來源:浙江省科技廳

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