張軍營(yíng)（中）正在與學(xué)生交流。

“目前，我國(guó)燃煤電廠的污染控制已經(jīng)達(dá)到了世界最好水平，但‘水難治’和‘霾難防’等難題卻始終存在?！睂?duì)于出生在山西、成長(zhǎng)于產(chǎn)煤區(qū)的張軍營(yíng)來(lái)說(shuō)，年少時(shí)家鄉(xiāng)隨處可見的黑煙、刺鼻的焦油味讓他難以忘懷，解決這兩大難題也是他一直以來(lái)的夢(mèng)想。

去年3月，作為華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，張軍營(yíng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的團(tuán)聚強(qiáng)化除塵協(xié)同脫硫廢水零排放技術(shù)（簡(jiǎn)稱團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)）在湖北能源集團(tuán)鄂州發(fā)電有限公司的兩臺(tái)30萬(wàn)機(jī)組上進(jìn)行示范應(yīng)用。不久前，經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)定，該技術(shù)使三氧化硫排放平均每平米降低了17.2毫克，三氧化硫脫除效率達(dá)到54.3%。這意味著，團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)不僅有效減少了三氧化硫排放，還成功破解了脫硫廢水零排放難題。

團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)，是張軍營(yíng)實(shí)現(xiàn)“碧水藍(lán)天”之夢(mèng)的重要“武器”。筑夢(mèng)之途坎坎坷坷，張軍營(yíng)從孤軍奮戰(zhàn)到“一呼百應(yīng)”，經(jīng)歷了18年。

排放難題縈繞心頭

燃煤電廠是每一座城市的“標(biāo)配”，為城市源源不斷地輸送著電力能源。然而，燃煤電廠之中一個(gè)個(gè)高大的煙囪卻常?！翱谕掳谉煛?。殊不知，這些煙里就深藏著大氣污染的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

近年來(lái)，我國(guó)大力推進(jìn)實(shí)施燃煤電廠超低排放改造，對(duì)電廠的硫、塵、硝排放和治理有著明確的標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠在常規(guī)污染物控制方面取得了較大進(jìn)展。但PM2.5、三氧化硫等非常規(guī)污染物的排放問(wèn)題未能得到有效解決，亟待開發(fā)脫硫廢水經(jīng)濟(jì)高效零排放處理技術(shù)。

“煤燃燒一次顆粒物占大氣PM2.5比例 20%左右。常規(guī)的除塵技術(shù)對(duì)細(xì)顆粒的脫除效率很低，加之我國(guó)電廠總量大，它們成為霧霾的主要來(lái)源之一。”張軍營(yíng)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，沒(méi)有安裝濕式電除塵器的電廠還使得PM2.5重要來(lái)源之一三氧化硫的排放濃度增加。

三氧化硫比二氧化硫毒性高十余倍，且具有強(qiáng)腐蝕性。煙氣中的三氧化硫冷凝形成亞微米級(jí)酸霧，排放后會(huì)與大氣中的堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成大量二次硫酸鹽細(xì)顆粒物，這些硫酸鹽細(xì)顆粒物在大氣中具有很強(qiáng)的消光效應(yīng)。

“這是造成局部地區(qū)能見度降低和霧霾加劇的重要原因之一。但目前三氧化硫限制排放缺乏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還缺乏有效脫除三氧化硫的技術(shù)?！睆堒姞I(yíng)坦言，沒(méi)有安裝濕除的超低排放燃煤電廠，三氧化硫氣溶膠排放需要特別關(guān)注?！八恰猩珶熡稹a(chǎn)生的罪魁禍?zhǔn)?，?duì)環(huán)境影響很大?！?/p>

燃煤電廠脫硫廢水的處理也是張軍營(yíng)的“心頭之患”。脫硫廢水是燃煤電廠處理難度最大的廢水，其中含有大量重金屬和氯離子，pH值偏酸性、固溶物含量高且具腐蝕性，而最難解決的便是氯離子和腐蝕性問(wèn)題。

“常規(guī)的脫硫廢水處理方法難以達(dá)到越來(lái)越嚴(yán)的環(huán)保要求，而要實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，投資太大，處理費(fèi)用太高?！睆堒姞I(yíng)表示。

“歪點(diǎn)子”破難題

如何協(xié)同治理燃煤電廠的諸多難題，張軍營(yíng)在屢次攻關(guān)的過(guò)程中冒出一個(gè)與眾不同的“歪點(diǎn)子”。

就除塵而言，燃煤電廠傳統(tǒng)的除塵方法通常為物理方法，如靜電除塵器、布袋除塵器以及濕式靜電除塵器等。但這些技術(shù)脫除PM2.5、PM1等細(xì)微顆粒物的效率較低，尤其是PM1的脫除效率不足50%。

更讓張軍營(yíng)憂心的是，電廠為增強(qiáng)除塵效率，加大設(shè)備升級(jí)，使得投資和運(yùn)行成本增加，施工難度加大，甚至還導(dǎo)致阻力增加以及設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，實(shí)際效果也不盡如人意。

2001年，在一次污水處理廠考察調(diào)研時(shí)，張軍營(yíng)看到水廠技術(shù)人員向廢水池中倒入絮凝劑后，水中的懸浮微粒便慢慢聚集成粗大的絮狀體。一個(gè)反其道而行的“歪點(diǎn)子”便在37歲的張軍營(yíng)的腦海中迸發(fā)：利用化學(xué)方法很輕易地就能實(shí)現(xiàn)高效脫硫脫硝，那么，能否也用化學(xué)方法進(jìn)行除塵呢？

隨之，他提出了“化學(xué)團(tuán)聚”一詞，并形象地解釋道：“PM2.5就像一顆顆米粒，單獨(dú)過(guò)篩時(shí)很容易漏下去。若把大米蒸成米飯形成飯團(tuán)，就漏不掉了。除塵亦是如此，我們通過(guò)特殊的團(tuán)聚劑把粉塵細(xì)顆粒物變大，除塵效率自然就提高了。”

遵循這一思路，張軍營(yíng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出團(tuán)聚強(qiáng)化除塵技術(shù)，而后在原有特殊團(tuán)聚劑的基礎(chǔ)上，開發(fā)了高溫?zé)煔馊趸蚧腔l(fā)劑，使得同時(shí)對(duì)三氧化硫、重金屬等污染物也有明顯脫除作用，實(shí)現(xiàn)多污染物協(xié)同治理。

同樣的思路如果也能把脫硫廢水“一舉拿下”那就更完美了。研究人員在PM2.5團(tuán)聚技術(shù)基礎(chǔ)上增加鈍化劑，降低脫硫廢水的腐蝕性在確保除塵穩(wěn)定達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，將脫硫廢水在煙道蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。

最令張軍營(yíng)感到自豪的是，團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)及相關(guān)添加劑顛覆傳統(tǒng)的解決思路，同時(shí)不改變電廠運(yùn)行參數(shù)，無(wú)需增加大型設(shè)備和大量投資即實(shí)現(xiàn)諸多難題的協(xié)同解決，為保證了電廠安全穩(wěn)定地運(yùn)行生產(chǎn)，提供了先進(jìn)的環(huán)保節(jié)能解決方案。

18年曲折終“開花”

迄今為止，團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)已在江西、山西、新疆、河南、安徽、湖北等省區(qū)的20多家企業(yè)得到應(yīng)用，被應(yīng)用方稱為“多污染協(xié)同治理利器”。

2016年，國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)電豐城發(fā)電有限公司作為第一家大型機(jī)組（34萬(wàn)機(jī)組）電廠應(yīng)用了該技術(shù)。該公司生產(chǎn)技術(shù)部環(huán)保高級(jí)工程師高為飛清楚地記得，面對(duì)比原計(jì)劃提前一年完成的燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造緊迫任務(wù)，他們亟須升級(jí)除塵等污染物控制技術(shù)。

“我們一開始也是抱著試試看的心態(tài)，畢竟這項(xiàng)新技術(shù)以前從未在大型機(jī)組電廠中用過(guò)，效果如何我們也不確定。”作為現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，高為飛告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，他們?cè)?號(hào)機(jī)組（340兆瓦）上應(yīng)用，并連續(xù)運(yùn)行5個(gè)月后，經(jīng)江西省環(huán)保廳環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站檢測(cè)，除塵效果超出預(yù)期，顆粒物排放濃度由原15.17mg/m3 降至1.7mg/m3，遠(yuǎn)低于國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)（10mg/m3）。

現(xiàn)場(chǎng)企業(yè)以及相關(guān)專家和技術(shù)人員都不敢相信這一結(jié)果，隨后又請(qǐng)了西安熱工院、中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、清華大學(xué)等專業(yè)機(jī)構(gòu)和專家們進(jìn)行測(cè)試和技術(shù)鑒定，結(jié)果與此前如出一轍。

高為飛說(shuō)，該技術(shù)一直運(yùn)行到現(xiàn)在，其系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單，投資成本不高，依托于高校，可信度很高。

2001年的想法為何直到2016年才首次“開花結(jié)果”？張軍營(yíng)感慨：“中間差點(diǎn)都做不下去了。”

從最開始提出“化學(xué)團(tuán)聚”時(shí)因缺乏理論基礎(chǔ)而不被認(rèn)可，只好先沉寂多年取得理論突破；到尋找團(tuán)聚劑時(shí)如大海撈針長(zhǎng)期無(wú)功而返；再到長(zhǎng)達(dá)5年團(tuán)隊(duì)未發(fā)表一篇相關(guān)高水平論文而被自己的博士生“拋棄”，以及因諸多專家學(xué)者對(duì)我國(guó)污染形勢(shì)的樂(lè)觀判斷，導(dǎo)致研究頗受質(zhì)疑“差點(diǎn)”不被支持……

面對(duì)質(zhì)疑和無(wú)果，張軍營(yíng)很感謝“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等的長(zhǎng)期立項(xiàng)支持，讓他能靜下心來(lái)，慢慢琢磨逐步推進(jìn)。曾經(jīng)有段時(shí)間，盡管張軍營(yíng)門下有20多名學(xué)生，但在團(tuán)聚協(xié)同技術(shù)研發(fā)方面卻是“光桿司令”，而現(xiàn)在，越來(lái)越多的學(xué)生和年輕人愿意從事這項(xiàng)研究。

在張軍營(yíng)看來(lái)，他堅(jiān)守“碧水藍(lán)天”的使命未終，“PM2.5、脫硫廢水、三氧化硫以及重金屬和汞這五大污染問(wèn)題并未得到完全解決。未來(lái)，我希望通過(guò)團(tuán)聚、鈍化、磺化、凝并和氧化這一套控制理論實(shí)現(xiàn)五大污染物一體化解決”。

（編輯：逍遙客）

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