时值仲秋，本是一年中天高云淡、一碧如洗的好天气，却常常是阴霾笼罩，久散不去。这些燃煤电厂排向天空的烟气，就是污染大气环境的元凶之一。
“我国是全世界能源利用的大国，我们的能源又以煤炭为主。据去年的统计数据，我们燃烧了世界上一半的煤，”浙江大学能源工程学系系副主任高翔教授从上世纪九十年代读研究生时，就在学科带头人岑可法院士的带领下，从事大气污染物综合高效治理研究。他说，煤炭的燃烧污染物排放得比较多，特别是二氧化硫、氮氧化物和重金属汞，这些不仅造成了大气污染，更是对人体健康带来严重危害。
正因为燃煤有大量污染物产生，我国在“十一五”规划纲要中，提出了对二氧化硫等主要污染物排放总量减少10%的节能减排的约束性目标。2009年，我国提前一年实现了这项减排目标。“十二五”规划纲要，国家又提出了新的节能减排的约束性目标。
“这是全世界最严的一个减排标准。”高翔介绍说，对二氧化硫的排放限值标准比最严格的美国、德国还要严，对氮氧化物的排放限值标准也比德国要严；而且，重金属汞首次列入环保标准。“新标准的出台，要求我们和企业一起开发高效污染物控制技术及装备，把这些污染物，更高效、更洁净地处理掉。”
二十年前，高翔和岑可法院士的研究团队从国家和企业的需求着手，开始从事对大气污染物控制技术进行基础研究，包括二氧化硫的高效吸收、氮氧化物的协同脱除、添加剂的优化、产业化应用等核心技术的研究和开发。“当时国家还没有提出节能减排的要求，我们就开始进行研究。国家从上世纪末对二氧化硫、氮氧化物的减排提出要求时，我们已经开始实行产业化应用了。”
在与企业长期的研发合作中，高翔团队发现，企业为除掉煤燃烧时产生的二氧化硫，已经建了一套脱硫装置。根据现在的环保要求，要脱硝、脱汞，企业还得再建一套脱硝装置、一套脱汞装置。“现在86%的燃煤机组已安装了脱硫装置，但燃煤电厂要满足国家‘十二五’新标准的严格要求，将有80%火电机组面临脱硫装置的改造。
如何既能为煤电企业减负，又能高效减排？研究团队考虑，以湿法脱硫技术为基础，针对我国复杂多变的煤质特性，研发新的技术，把脱除硫、硝、汞等污染物的各种净化塔合成一个塔，在高效脱硫的同时，一体化协同控制各种污染物。“一方面帮助企业改造现有脱硫设施，同时根据环保要求在设计中预留协同控制多种污染物的余量，实现一塔多效。”高翔说，主要是解决两个问题：一个是高效，一个是硝汞一体化控制。
在国家自然科学基金、国家“863”计划、国家科技支撑计划等项目的支持下，高翔带领研究团队研究了硫硝汞等污染物吸收剂及活性添加组分的相内/相间相互作用机制和规律，开发了多效复合添加剂及配套关键设备，研究揭示了有限空间内气液高效混合接触及强化传质-反应过程的规律，研制了硫 硝 汞一体化脱除多效吸收塔。研究在脱硫效率、吸收剂品质适应性、煤质和硫份适应性等多方面取得突破；同时还研发了湿法高效脱硫及硝汞控制一体化关键技术，形成了成套装备系列化产品。授权国家发明专利6项，编制国家和行业标准共9项。
“这个技术在‘十一五’控制二氧化硫排放已经发挥作用了；通过硫、硝、汞协同控制，在‘十二五’又发挥作用了。现在，我们进一步提高脱硫效率，国外一般是95%以上，我们做到99.47%。”高翔说。
现在，这项成果已在含1000MW级的燃煤机组上实现了规模化应用，累计推广了110多套。预计可实现年减排二氧化硫160万吨/年、氮氧化物5.5万吨/年、汞8.9吨/年，为我国节能减排提供了重要支撑；同时，新技术推动了我国大气环保产业的健康发展，支持合作企业创建院士专家工作站等创新载体，蓝天求是环保、浙大网新机电、蓝天环保设备等环保企业，在推广应用这项新技术过程中发展壮大起来。
“使用该技术，可适用目前国家火电厂排放污染物新标准的要求，避免了后续的脱硫增效的改造，具有良好的经济效益和社会效益。”国投曲靖发电有限公司脱硫生产部经理徐衍波说。
“据环保部门的统计，现在还有80%的城市不能完全达到国家新的大气环保标准，新技术将有效减少PM2.5的排放。”高翔说，二氧化硫、氮氧化物是PM2.5的前体物，它会转化成硫酸盐、硝酸盐，转化成PM2.5。这个技术高效地控制了二氧化硫，同时又能根据需求协同控制部分氮氧化物和汞，对解决城市的PM2.5能起到很大的作用。
（文 高楚清/摄影 卢绍庆）
