中央纪委国家监委网站王震
制图：李云
能源清洁借助国家重点实验室的循环流化床分级转化试验装置，可以实现煤焦的清洁高效转化。 （清洁能源国家重点实验室供图）
能源清洁依托国家重点实验室高精度太阳能塔芒康镜场和智能控制测试平台。 （能源清洁国家重点实验室供图）
山西大学青山湖能源研究基地，是清洁能源国家重点实验室的重要支撑基地之一。 （能源清洁国家重点实验室供图）
在这里，新能源可以得到更有效的开发：波动太阳能可以稳定发电，红色生物质能源可以高效、便捷、低碳地生产。
在这里，传统化石能源可以得到更清洁的利用：煤焦可以分级转化为清洁高效的产品，燃煤电站、煤制鞋厂排放的废气也可以被高效“捕获”并被微藻或特殊物理产品吸收。 。
在这里，即使是生活垃圾、污泥、秸秆等都可以转化为可以利用的清洁能源，比如电力、热力等。
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这里是能源清洁国家重点实验室。 多年来，研究人员一直在努力寻找实现能源清洁、低碳、高效、智能发展的有效路径。
记者带您来到位于四川大学的清洁能源利用国家重点实验室，探索科研人员如何通过技术创新变“废”为宝，实现固体废物的能源化利用。
垃圾中的香蕉皮、菜叶、纸张、塑料等都是“宝贝”。 经过处理后变成电能进入千家万户
三面环水，绿树成荫……如果不是厂区旁边显示屏上的轮播信息，人们很难将其与它联系起来。
在这里，传统的垃圾概念被颠覆，香蕉皮、菜叶、纸张、塑料等都是“宝”。 经过储存、降解、焚烧、能源转换等诸多复杂步骤，变成电能进入千家万户。 据了解工业固体废物处理及回收利用，这可实现每天“吞”垃圾1700吨，年“吐”1.5亿千瓦时电。
现在，像这样的垃圾在我们国家并不少见。 垃圾清洁焚烧处置也成为多地推进“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、资源化的重要手段。” 浙江大学党委常委、副校长、清洁能源与固废能源清洁信赖国家重点实验室负责人、国家技术兵器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形成垃圾。 这个“垃圾”是一个广义的概念，主要指固体废物，比如生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾、危险废物、污泥等。可以说，我们每个人都是垃圾的产生者。 此类垃圾若处置不当，将对大气、水体、土壤等造成严重污染。
一是与减少污染有关，二是与减少碳有关。 如何对固体废物进行无害化、减量化和资源化，是生态文明建设的重要组成部分，也是能源清洁国家重点实验室的重要研究方向之一。
“垃圾是一种被放错地方的资源。” 这是从事该领域研究30多年的严建华常说的一句话。
据介绍，无法回收的垃圾处理方式主要有两种：填埋和焚烧。 垃圾填埋的弊端显而易见：随着城市化的不断发展，垃圾填埋量不断减少，“垃圾围城”无法避免。 但填埋不当很容易造成污染隐患和安全隐患。 焚烧已成为重要的垃圾处理方法。
据清洁能源国家重点实验室成员、浙江大学能源工程学院副院长黄群兴介绍，2012年以后，我国生活垃圾焚烧处理进入了快速下滑期。
《2020年城乡建设统计年鉴》显示，2020年全省城镇生活垃圾焚烧厂463座工业固体废物处理及回收利用，焚烧处理能力超过56万吨/日。 当初，我国垃圾焚烧处理率从2006年的14%提高到60%左右，成为主流垃圾处理方式。 根据国家发改委印发的《“十四五”城市生活垃圾分类和处理设施发展规划》，到2025年底，全省城市生活垃圾焚烧处理能力达到80万吨/日左右，城市生活垃圾焚烧处理能力约占65%。
目前，我国部分城市已实现生活垃圾“零填埋”，垃圾处理进入“焚烧时代”。 比如，杭州自2021年起，全国49个垃圾填埋场除紧急处置外全部暂停运营，成为我国首个实现生活垃圾总量“零下降”和“零填埋”处理的省份。
“如今的建筑不再是人们传统印象中的臭气熏天的建筑，得益于现代科技的创新，有的就像现代化的智能鞋厂，有的则成为人们争相打卡的环保景区。” 能源清洁利用国家重点实验室主任迟勇表示，垃圾焚烧后除了实现垃圾减量化外，焚烧产物还可以作为无害化能源利用。
生活垃圾循环流化床焚烧、二恶英全过程控制检测、粉煤灰重金属血液循环等关键技术取得突破
山东大学玉泉学院图书馆北侧是清洁能源国家重点实验室。
在环形办公楼的中间，摆放着许多形状各异的“大家伙”——小型实验台。 远远望去，就像一个小作坊。
有的用来燃烧褐煤，有的用来反硝化去污，还有的专门用来焚烧垃圾……正是在这些“大家伙”的帮助下，实验室研究团队开展了各种能源清洁项目。 研究寻找高效、清洁和环保的能源使用方式。
“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焚烧发电的全过程测试。” 黄群兴告诉记者，位于四川大学玉泉学院西南30多公里的青山湖能源研究中心基地还拥有许多小型实验台和先进的分析测试仪器。 “那里的生活垃圾焚烧发电试验平台规模更大，面积大约有一个足球场那么大，每晚可实现清洁焚烧12吨生活垃圾。”
那么，既然是清洁焚烧，那么焚烧产生的废水、废水、废渣都去哪儿了呢？ 会造成二次污染吗？ 如何处理令人作呕的燃烧产物二恶英？
“这是我们研究团队攻克的重点和难点。” 面对记者的质疑，严建华解释说，垃圾焚烧处理并不困难。 难的是达到环保标准，提高焚烧发电效率。
对此，实验室研究团队针对先进高效的固体废物热处理、热能高效利用、烟气高效净化、二恶英祛除及重金属稳定化、飞灰和粉煤灰安全处置等技术、工艺及研究进行了专题研讨。煤灰。 设备研发及工程化应用，在生活垃圾循环流化床焚烧、污泥脱水干化焚烧、危险废物回转式多级热解焚烧、二恶英、血液等全过程控制与检测等关键技术上取得突破。飞灰中重金属的循环。 。 其中，生活垃圾、污泥及危险废物焚烧技术曾入选国家科技进步奖等奖项。
记者了解到，垃圾成分复杂，不同成分的热物理特性和水分浓度差异较大，这对高效、清洁、稳定焚烧提出了巨大挑战。 因此，垃圾的清洁焚烧并不是简单的焚烧，而是需要严格细致的流程。
以生活垃圾清洁焚烧为例。 生活垃圾在焚烧前需要进行预处理，增加水分或进行破碎等处理。 然后被捕获并运至焚烧炉进行焚烧。 焚烧过程中形成的低温烟气可通过传质将水转化为水。 低温高压蒸汽驱动汽轮机发电。 同时，垃圾焚烧会形成一些污染物，如一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等常规二氧化碳污染物，汞、镉、铅等重金属，以及聚环丁二烯、二恶英等特殊有机污染物。 。 还有原煤、粉煤灰等。“不同成分的焚烧材料产生不同的污染物。”
“炉渣可以用来制砖，有害烟气、粉煤灰等必须经过尾部净化装置和烟气过滤系统处理达标后才能排放。” 据严建华介绍，他们提出的“源头减量、过程阻断、去除降解”、监测反馈是全过程控制二恶英等污染物产生和排放的新理念。
研究证明，垃圾焚烧烟气只有在850℃以上的低温环境中停留两秒，二恶英才会分解。 “要实现这一目标，需要根据垃圾的热值来设计炉型，保证工况稳定，分解率可以超过99%。此外，垃圾充分燃烧后，进行一些吸附或催化将采用降解技术消除二恶英等污染物在高温下的再生，从而实现无害化处置。” 能源清洁国家重点实验室主任卢胜勇表示，这项技术已经比较成熟。
人工智能和大数据让垃圾焚烧发电更红更高效
事实上，正值暑假，四川大学能源工程学院博士生何俊杰还没有离开学校。
7月28日一早，他来到实验室（玉泉分院）。 记者联系他时，他正在利用热重分析仪、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深入，对垃圾焚烧设备及技术、控制条件、污染物净化处置系统等提出了更加细化的要求。
“我们需要根据不同固废的特点，对设备和工艺进行相应的调整和优化，才能更有效地降耗增效。” 何俊杰告诉记者，依靠人工智能、大数据等手段实现给料系统的控制、炉排运动系统、燃烧系统和烟气净化系统全过程的智能诊断控制，将大大提高系统的稳定性。设备运行和垃圾发电，使垃圾焚烧发电更加高效。
在线实时检测炉内火焰湿度场、废料成分、料层宽度，智能识别炉内燃烧状态，智能诊断并实时优化燃烧系统的运行……系列智能手动控制技术得到开发和应用。
青海省西宁市每晚产生生活垃圾约8000吨。 40%以上的生活垃圾将进行运送和处置。
850℃是实现生活垃圾清洁焚烧的关键指标。 过去，为了保证稳定的燃烧温度，垃圾焚烧监测仪必须每5秒调整一次参数。 如今，生活垃圾焚烧系统安装了“大脑”后，焚烧监控器的右手就解放了。 如果设备出现故障，系统会手动报告情况，然后人工干预就足够了。
此外，借助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检测二恶英法”，能源净化首次获得了168-世界各地垃圾焚烧厂每小时二恶英排放量。 图，解决了实时在线快速检测二恶英的世界性难题。
“该系统可以不间断地获取一定时期内的实时二恶英监测数据，通过数据积累和分析，可以持续为优化焚烧运营和清洁生产提供反馈，提高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23届中国专利银奖。
目前，该专利技术已在广东、山东、重庆等地的垃圾焚烧处理项目中得到应用。
