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【中国共产党精神谱系中的浙大人】高翔:与“煤”为伍,乐在其中

发布时间:2021-08-16来源:浙大新闻办作者:吴雅兰1787

曾经,记忆里“天朗气清,惠风和畅”,现如今很多时候却是“雾失楼台,月迷津渡”,古典诗词中意境朦胧的场景,成了近年来全国很多城市空气状况的真实写照。而这大气污染背后的元凶之一正是燃煤排向天空的烟气。

在浙大,有位教授始终在与这“浓烟”对抗,探索着更有效更清洁的能源利用方式、更高效的污染治理技术,他就是能源工程学院的高翔教授。在长期自主创新和联合攻关后,高翔带领团队实现了燃煤机组超低排放关键技术与成套装备的突破,获得了2017年度国家技术发明奖一等奖。这是浙江大学首次以第一完成单位获得该奖项,也是浙江省的第一个国家技术发明奖一等奖。

他长期坚持在教学科研第一线,组织形成了高水平的工程科技创新团队和研发平台,培养了一批优秀人才,取得了燃煤污染治理的技术装备创新和规模化应用的突出成果,推动我国燃煤电厂进入超低排放的新阶段,为全球解决燃煤污染问题提供了中国经验。

而这背后是高翔30年与“煤”为伍的科研人生。

 

30年做好一件事

时针拨回到1990年,高翔保送浙江大学博士研究生。那时候我国电力行业刚开始发展。后来当选中国工程院院士的学科带头人岑可法教授敏锐地判断,在不久的将来,烧煤排放的污染物会对环境造成影响,只有有效的清洁技术才能控制。

虽然当时煤炭清洁利用研究是个尚未被人关注的“冷门”领域,但是在岑可法的带领下,高翔一头就扎了进去,致力于煤炭燃烧产生的多种污染物脱除控制技术的研究,参与从机理研究、小试、中试、示范、产业化到标准的全链条整个研发应用过程。而这一干就是30年。高翔说支撑自己的内心动力是希望为国家做事情的理想。

我国煤炭资源地域分布广,动力用煤煤质成分复杂,而且高灰煤、高硫煤等劣质煤用量大,煤的燃烧特性和污染物排放特性也非常复杂。与此同时,燃煤电厂负荷变化普遍较为频繁,对环保装置的运行可靠性也提出了更高的要求。煤质和负荷适应性强的燃煤烟气多污染物超低排放技术是亟待突破的难题。

“如果我们利用科技把煤炭燃烧排放的污染物浓度降低到国家规定的燃气轮机组发电排放标准限值水平,它也可以当作一种清洁能源。”项目组经过长期的理论研究和试验研究,闯过重重难关,研发了高效率、高可靠性、高适应性、低成本的多污染物高效协同脱除超低排放系统,最终实现了复杂煤质和复杂工况下燃煤机组多污染物的超低排放,让燃煤变得更加清洁。

项目组在系统研究氮氧化物、颗粒物、二氧化硫、汞、三氧化硫等污染物转化/脱除过程的多相、多场、多尺度相互作用与耦合规律的基础上,揭示了多因子对多种污染物强化脱除的调控机制,发明了多种污染物脱除过程强化的协同调控新方法,构建了多种污染物高效脱除技术与装备体系,解决了多种烟气污染物的高效协同治理难题。

如针对“雾霾元凶”——烟气中细颗粒物脱除效率低的问题,采用温—湿系统调控强化了多场协同下细颗粒物和SO3 的控制脱除,提升了颗粒的捕集效率;针对催化剂中毒失活、低温活性差等问题,通过多活性中心催化剂的配方研发,在多个活性位点的“团结协作”下,提高了催化剂的抗中毒、低温活性、协同氧化汞等性能,实现了复杂煤质及低负荷运行等恶劣工况下氮氧化物的高效脱除,也有效控制了汞的排放;针对废旧催化剂的处置问题,采用活性组分分次可控负载等方法,可使废催化剂活性恢复到新鲜催化剂的水平,实现了废旧催化剂的循环利用及功能化改性;针对系统优化运行问题,建立了多断面污染物浓度预测模型及优化方法,可实现超低排放系统的智能调控。 


产学研用实现科研成果落地生根

“要实现实验室研究成果真正落地转化应用,必须针对性解决具体工程应用的技术瓶颈问题,尤其是在与国民经济发展和人民生活密切相关的燃煤电厂污染治理领域。”

高翔说,要实现科研成果真正落地转化应用,离不开国家和企业的大力支持,这也是实现创新价值、实现创新驱动发展的必然过程。通过与浙能集团等单位产学研用合作,这项成果在小型燃煤锅炉上成功应用后,在嘉华电厂大型燃煤机组上进行了研究成果的工程示范。

产学研联合攻关团队从技术原理、工程设计、工程实施、工程调试和运行等多角度对超低排放技术方案进行了近半年的全方位论证,仅系统设计方案就讨论修改了10多遍,其间还开展了大量的验证性中试和工程试验。最终,团队实现了嘉华电厂1000MW 在役燃煤机组烟气多污染物超低排放,监测数据表明各项污染物排放浓度指标远优于排放限值,完全达到了系统设计的要求。嘉华电厂被国家能源局授予了“国家煤电节能减排示范电站”荣誉称号。

在嘉华电厂,我们惊喜地看到每小时发电量100万千瓦时的燃煤发电机组,燃煤烟气在短短的几十秒内,就“跑完”了该项目组开发的超低排放系统,最终,监测到的污染物排放浓度远低于排放限值,在200多米高的烟囱上几乎看不到烟色,成功实现了煤炭在电厂的清洁利用。“国家各有关部委、地方省市及一些大型电力集团公司都来技术研发单位和电厂调研考察,短短半年内,就有200多批次5000多人次来我厂交流。”嘉华电厂副总经理王建强说。

高翔的实干作风也受到了业界的普遍认可,寻求合作的企业纷至沓来,还有些企业本来不做环保装备的,也被吸引了过来。可以说,团队“催生”了一批环保企业。

通过与企业的产学研用合作,高翔团队成果在全国10多个省市的1000MW600MW300MW 等不同等级的燃煤机组及中小热电机组上实现了规模化应用,20142016年累计装机容量超过1亿千瓦,应用该发明成果新增销售109.6亿元;与此同时,团队也推进了关键技术装备的标准化工作,截至2016年年底,共牵头研究制定国家和行业标准9项,参与制定国家和行业标准6项,促进了行业的科技进步及产业发展,推动了国家超低排放战略实施。

 

带动一群钟情燃煤污染防治研究的环保医生

由于在节假日企业才能有时间进行维护检修,所以高翔团队往往是连续作战,别人工作的时候他们工作,别人休息的时候他们还在工作。高翔和几位团队核心成员在企业、用户眼中已经成为解决疑难杂症的“环保医生”。

2013年春节前夕,广东五沙电厂进入了检修期,机组暂时不工作了,只有这短短20多天的停机时间给团队完成催化剂再生改性的工作。在停机前一个多星期,高翔组织团队把研发的专有设备运到现场,事无巨细做好准备工作,一等停机马上开始催化剂再生改性的相关工作,每天两班倒,一直干到正月十五。“我们和浙江大学一直有很好的合作,但这么紧的工期,他们都能把这个事情保质保量完成,保证了我们厂的生产计划,而且为我们厂节约几百万元的费用,确实非常不容易。这个团队非常实干。”五沙热电设备部部长庞晓坤说。

一边投身于应用研究,一边坚持培养青年人才。

“为学生的成长成才创造条件是我的责任也是幸福。”高翔经常牺牲节假日和休息时间与学生讨论,指导学生开展课题研究。“年轻学生本身有巨大的创新潜力,创新能力强,关键是要搭好平台来激发他们的积极性和创造力。”

多年来,高翔一直热心指导本科生参与节能环保工作,并对二、三年级的本科学生开放实验室,鼓励本科生参与研究,参加国家节能减排大赛。在他的指导下,多支队伍获得了优异的成绩。他常说:“学生取得成绩比我自己取得成绩还要让我高兴。”作为第一指导老师,高翔指导的学生科技作品曾获由中国工程院、美国国家工程院、英国皇家工程院联合主办的“全球重大挑战峰会”的唯一金奖,并获得第44届日内瓦国际发明展金奖及特别大奖等多项奖励。

近年来,高翔还积极推动教学模式改革创新,进一步完善国际化、工程化等多元化的创新人才培养体系,培育了一批又一批优秀人才。凭着对教育事业的饱满热情、无限热爱与尽职尽责,他受到了广泛赞誉,被评为浙江省第五届师德先进个人。

“做事一定要坚持到底。”高翔说,能源环保业有做不完的事,我们要始终跟着中国发展的列车奔跑,继续为建设“绿色中国”“美丽中国”而不懈奋斗。 

   (文 吴雅兰 /摄影 卢绍庆 部分图片由受访者提供)