点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:垃圾如何变废为宝 走进能源清洁利用国家重点实验室
首页> 地方频道> 科学 > 正文

垃圾如何变废为宝 走进能源清洁利用国家重点实验室

来源:中国纪检监察报2022-08-02 13:24

  制图:李芸

  能源清洁利用国家重点实验室的循环流化床分级转化试验装置,可实现煤炭分级清洁高效转化。

  能源清洁利用国家重点实验室的高精度太阳能塔式定日镜场及智能控制试验平台。

  浙江大学青山湖能源研究基地,该基地是能源清洁利用国家重点实验室的重要支撑基地之一。(能源清洁利用国家重点实验室供图)

  在这里,新能源实现更为有效的开发:波动的太阳能可以稳定发电,绿色氢能能够高效便捷低碳制取。

  在这里,传统化石能源得到更为清洁的利用:煤炭可实现分级清洁高效转化,燃煤电厂和煤化工厂等排出的二氧化碳等还可以被微藻或特殊的化学制品高效“捕捉”、吸收。

  在这里,就连生活垃圾、污泥、秸秆等,也可以摇身一变,成为可利用的清洁能源,如电能、热能。

  ……

  这里是能源清洁利用国家重点实验室。科研人员数年如一日,努力探寻实现能源清洁、低碳、高效、智能发展利用的有效路径。

  记者带您走进位于浙江大学的能源清洁利用国家重点实验室,探访科研人员如何通过科技创新变“废”为宝,实现固体废物的能源化资源化利用。

  垃圾里的西瓜皮、菜叶、纸张、塑料等都是“宝贝”,经过处理成为电能,进入千家万户

  杭州萧山锦江绿色能源有限公司三面环水,绿树成荫……如果不是厂区门口显示屏上的轮播信息,人们很难将其与垃圾焚烧发电厂联系在一起。

  在这里,垃圾的传统概念被颠覆,西瓜皮、菜叶、纸张、塑料等都是“宝贝”。它们经储存降解、焚烧处理、能量转换等诸多复杂的环节后,成为电能,进入千家万户。据了解,这一垃圾焚烧发电厂可实现日“吞”垃圾1700吨,年“吐”电能1.5亿度。

  如今,像这样的垃圾清洁焚烧发电厂在我国并不鲜见。垃圾清洁焚烧处置也成为不少地方推进“无废城市”建设的重要环节。

  “焚烧发电目前被视为实现垃圾无害化、减量化和资源化处置的重要手段。”浙江大学党委常委、副校长,能源清洁利用国家重点实验室主任、固体废物能源化清洁利用技术与装备国家工程研究中心主任严建华告诉记者。

  众所周知,人类在生产生活过程中不可避免地会产生垃圾。这个“垃圾”是一个广义的概念,主要是指固体废物,如生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾、危险废物、污泥,等等。可以说,我们每个人都是垃圾的制造者。这些垃圾如果处置不当,会给大气、水、土壤等带来严重污染。

  一头连着减污,一头连着降碳。如何无害化、减量化和资源化处置这些固体废物,是生态文明建设的重要内容,也是能源清洁利用国家重点实验室的重要研究方向之一。

  “垃圾是放错地方的资源。”这是致力于这一领域研究30余年的严建华常常说的一句话。

  据介绍,对于无法回收利用的垃圾而言,主要有两种处理方式:填埋、焚烧。填埋的弊端显而易见:随着城镇化不断发展,垃圾填埋量不断增加,“垃圾围城”不可避免,而且填埋不当还容易产生污染隐患和安全隐患。焚烧便成了重要的垃圾处置方式。

  在能源清洁利用国家重点实验室成员、浙江大学能源工程学院副院长黄群星看来,2012年之后,我国的生活垃圾焚烧处理进入了一个高速增长期。

  《2020年城乡建设统计年鉴》显示,2020年全国城市生活垃圾焚烧厂共有463座,焚烧处理能力超56万吨/日。当年我国垃圾焚烧处理率由2006年的14%提高至约60%,成为主流的垃圾处理方式。而根据国家发展改革委、住房和城乡建设部发布的《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,到2025年底,全国城镇生活垃圾焚烧处理能力将达到80万吨/日左右,城市生活垃圾焚烧处理能力占比65%左右。

  当前,我国一些城市已经实现生活垃圾“零填埋”,垃圾处理进入“焚烧时代”。如浙江,自2021年起,除应急处置外,全省49个垃圾填埋场全面终止作业,成为我国首个实现生活垃圾总量“零增长”、处理“零填埋”的省份。

  “现在的垃圾焚烧发电厂,早已经不是人们传统印象里臭气熏天的模样,得益于现代技术创新,有的俨然是一个现代化的智能工厂,有的则成为群众竞相打卡的环保公园。”能源清洁利用国家重点实验室池涌教授说,垃圾焚烧之后不仅实现了废物减量,而且焚烧产物还可以实现无害化能源化资源化利用。

  突破了生活垃圾循环流化床焚烧、二噁英全过程控制及检测、飞灰重金属解毒等关键技术

  浙江大学玉泉校区图书馆的北面,就是能源清洁利用国家重点实验室。

  环形的办公楼中间,矗立着诸多造型各异的“大家伙”——一台台大型实验台架。远远望去,如同一个大车间。

  有用来燃烧煤粉的,有用来脱硫、去污的,还有专门用来焚烧垃圾的……正是在这些“大家伙”的帮助下,实验室研究团队开展了各项能源清洁利用的研究,探索出一条高效、清洁利用能源的环保之路。

  “在这个实验室,我们可以实现生活垃圾、危险废物、污泥等不同固体废物的焚烧发电全过程试验。”黄群星告诉记者,在浙江大学玉泉校区西北方向30多公里处的青山湖能源研究基地,也有不少大型实验台架和先进分析测试仪器,“那里的生活垃圾焚烧发电试验平台更大,占地面积约有一个篮球场大小,可以实现每天12吨的生活垃圾清洁焚烧。”

  那么,既然是清洁焚烧,焚烧产生的废气、废水、废渣去哪儿了,会不会造成二次污染?令人闻之色变的燃烧产物——二噁英如何处理?

  “这正是我们研究团队攻克的重点和难点。”面对记者的疑问,严建华解释道,垃圾焚烧处理并不难,难的是要实现环保达标、提高焚烧和发电效率。

  对此,实验室研究团队围绕固体废物先进高效热处置、热能高效利用、烟气高效净化、二噁英解毒和重金属稳定化、飞灰和炉渣安全处置等方面,开展了技术、工艺、装备的研发和工程化应用,突破了生活垃圾循环流化床焚烧、污泥脱水干化焚烧、危险废物回转式多段热解焚烧、二噁英全过程控制及检测、飞灰重金属解毒等关键技术。其中,生活垃圾、污泥和危险废物焚烧技术先后荣获国家科学技术进步奖等奖项。

  记者了解到,垃圾的组分复杂,不同组分间热化学特性、水分含量等差异很大,这给高效清洁稳定焚烧提出了巨大挑战。因此,垃圾的清洁焚烧不是简单地一烧了之,而是有一套严格细致的工艺流程。

  以生活垃圾清洁焚烧为例。在焚烧前,生活垃圾需经堆放预处理降低含水率,或进行破碎等处置,然后被抓取传送至焚烧炉内焚烧,焚烧过程中产生的高温烟气,可以通过传热将水变为高温、高压蒸汽,驱动汽轮机发电。与此同时,垃圾焚烧还会产生一些污染物,比如一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等常规气体污染物,汞、镉、铅等重金属,多环芳烃、二噁英等特殊有机污染物,还有炉渣、飞灰等,“不同组分的焚烧物,生成的污染物不同”。

  “炉渣可用于制砖,有害烟气、飞灰等则需经尾部净化装置和粉尘过滤系统处置达标才可排放。”据严建华介绍,他们提出了“源头减量、过程阻滞、脱除降解、监测反馈”全过程控制二噁英等污染物生成和排放的全新理念。

  研究验证,垃圾焚烧后的烟气在850℃以上的高温环境中停留两秒,二噁英就会分解。“而要实现这一点,需根据垃圾的热值设计炉型、保障工况稳定,分解率可超99%。另外,垃圾充分燃烧后,还会采用一些吸附或催化降解技术来去除低温下再生的二噁英等污染物,从而实现无害化处置。”能源清洁利用国家重点实验室陆胜勇教授介绍,目前这些技术已经比较成熟。

  人工智能、大数据,让垃圾焚烧发电更加绿色高效

  虽然正值暑期,浙江大学能源工程学院博士研究生何俊捷并没有离校。

  7月28日一早,他就到了实验室(玉泉校区)。记者联系到他时,他正借助热重分析仪、质谱仪等设备,研究炭黑颗粒的生成机理。

  据介绍,随着垃圾分类的不断推进,对垃圾焚烧设备和技术、控制条件、污染物净化处置系统等也提出了更加精细化的要求。

  “我们需要根据不同固废的特性,对设备和技术作出相应的调整优化,才能更有效地减排增效。”何俊捷告诉记者,借助人工智能、大数据等手段,实现对给料系统、炉排运动系统、燃烧系统和烟气净化系统全流程的智能诊断控制,将会大大提升设备运行的稳定性和垃圾发电的吨发电量,让垃圾焚烧发电更加绿色高效。

  对炉内火焰温度场、垃圾组分、料层厚度进行在线实时测量,对炉内燃烧状态进行智能识别,对燃烧系统运行情况进行智能诊断、实时优化……一系列智能自动控制技术得到研发应用。

  云南昆明,每天约产生8000吨生活垃圾。其中40%以上的生活垃圾会送到浙能锦江环境昆明西山垃圾发电厂和五华垃圾发电厂处置。

  850℃是生活垃圾能够实现清洁焚烧的关键指标。过去,为了确保燃烧温度稳定,垃圾焚烧监控员必须每5秒调整一次参数。如今,昆明西山生活垃圾发电厂给生活垃圾焚烧系统装上了“大脑”后,焚烧监控员的双手解放了。如果设备出现故障,系统会自动报警,这时再人工介入调整就可以了。

  不仅如此,能源清洁利用国家重点实验室科研团队研发的“可调谐激光光谱结合飞行时间质谱在线监测二噁英的方法”,在国际上首次获得垃圾焚烧炉168小时二噁英排放的连续检测图,解决了二噁英实时在线快速测量的世界性难题。

  “系统可以在一定周期内无间隙获取二噁英实时检测数据,通过数据积累与分析,不断反馈优化焚烧运行及清洁生产,提升垃圾焚烧发电系统的运行水平。”严建华告诉记者,该方法刚刚获得了第二十三届中国专利金奖。

  目前,该专利技术已在浙江、山东、重庆等多地垃圾焚烧处理项目中得到应用。(王珍)

[ 责编:丛芳瑶 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 彭丽媛会见德国伯乐中文合唱团师生代表

  • 明前茶飘香

独家策划

推荐阅读
见证大国底气从“核”来
2024-03-29 14:15
人工智能可以取代人力勾绘农作物地块,快速完成耕地识别,工作效率相比人工作业提升数十倍。在他看来,我国在星上智能处理和地面遥感AI大模型技术上同步发力,推进人工智能遥感技术发展,太空中的卫星将变得越来越“聪明”。
2024-03-29 09:36
3月27日发表于《自然》的一项分析预测,融化的冰盖正在减缓地球的自转速度,以至于下一个闰秒将被推迟3年。论文作者之一、美国斯克里普斯海洋研究所地球物理学家Duncan Agnew说:“融冰足以使海平面上升,以至于我们可以看到地球自转速度受到了影响。
2024-03-29 09:33
3月28日,小米汽车的价格“谜底”揭开,小米SU7提供九种颜色可供选择,售价21.59万起
2024-03-29 17:17
胡新立表示,研究团队将进一步探讨生理性乳酸水平变化对机体代谢的意义,以及恶病质中骨骼肌萎缩与乳酸的直接关系。
2024-03-29 09:31
近日,日本小林制药保健品事件持续发酵。小林制药此前表示,该公司的红曲原料中可能含有导致消费者出现肾功能不良状态的非预期成分。小林制药出产的红曲原料除用于自家生产保健品外,还出售给其他公司,用于酿酒及食品制造等。
2024-03-29 09:22
朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务。2023年12月,蓝箭航天朱雀二号遥三液氧甲烷运载火箭在酒泉发射中心圆满完成发射任务,将三颗商业卫星顺利送入预定轨道。
2024-03-29 09:30
记者28日从南京大学获悉,由该校物理学院杜灵杰教授领衔的国际团队利用极端条件下的偏振光散射技术,在砷化镓量子阱中对分数量子霍尔效应的集体激发进行了测量,在世界上首次观察到引力子激发,即引力子在凝聚态物质中的新奇准粒子。
2024-03-29 08:38
世界卫生组织27日发布新闻公报说,已启用“冠状病毒网络”(CoViNet),以促进和协调全球的专业知识和能力,及早准确地检测、监测和评估新冠病毒、中东呼吸综合征冠状病毒和其他可能新出现的冠状病毒。
2024-03-29 08:38
万兆元年,谁来领航?是更智慧AI,是更领先的Advance,是刷新极限的速度,还是升级多维的体验?中国移动5G-A商用发布会,重新定义数智新时代,邀您共同见证!3月28日15:00-16:00
2024-03-28 12:36
作为中国大科学装置之一,高能同步辐射光源是由中国科学院、北京市共建的怀柔科学城大科学装置集群的核心装置。
2024-03-28 09:54
2022年8月15日,国际天文学联合会小天体命名工作组发布公告,将国际永久编号为192353号的小行星命名为“王大中星”。围绕大学的根本任务是育才造士这一核心要义,王大中归纳并紧抓建设一流大学的三大要素:大师、大楼和大学精神。
2024-03-28 09:34
坎潘特强调,最新观测表明,精确的星震学技术可用于探测表面温度低至4200℃(比太阳表面低约1000℃)的矮星,为天体物理观测开辟了一个新领域。这一最新结果表明,星震学技术有望详细表征这些恒星及其宜居行星的细节,而精确确定附近冷矮星的年龄对于阐释系外行星上发现的生物特征可能至关重要。
2024-03-28 09:33
记者从自然资源部3月27日召开的例行新闻发布会上获悉:今年是极地考察40周年,自然资源部将开展一系列活动纪念这一重要时间节点。7月北极黄河站建站20周年时,在黄河站举办招待会、研讨会等相关活动,中国第四十一次南极考察期间将在长城站、中山站举行招待会、研讨会等相关活动,“雪龙”号、“雪龙2”号船停靠外港时举行公众开放日活动。
2024-03-28 09:32
联合国教科文组织执行局27日批准18处地质公园列入世界地质公园网络名录,其中包括中国的6个地质公园,分别是长白山世界地质公园、恩施大峡谷-腾龙洞世界地质公园、临夏世界地质公园、龙岩世界地质公园、武功山世界地质公园、兴义世界地质公园。
2024-03-28 09:31
据介绍,除了服务于中国探月工程四期,后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
2024-03-28 09:25
涂白防虫、修剪树枝、引水灌溉……每当春天到来,在祖国西北边陲新疆托里县老风口,生态造林工作就紧锣密鼓地开始了。
2024-03-27 10:22
今年我国纪念“世界水日”“中国水周”的活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。
2024-03-27 10:21
在齐齐哈尔市甘南县宝山乡巨宏村,村民苑忠国正在准备春耕,多年来通过参与县里的培训,春耕物资的采购对他来说已是轻车熟路。
2024-03-27 10:20
在开展调查监测,评估新污染物环境风险状况方面,《行动方案》提出建立化学物质环境信息调查制度、建立新污染物环境调查监测制度、建立化学物质环境风险评估制度、动态发布重点管控新污染物清单等具体措施。
2024-03-27 10:18
加载更多