想象一下，你家有一台老式空气净化器，只能“呼哧呼哧”地埋头干活，不管外面是雾霾天还是大晴天，都根据固定模式工作。目前，科学家们给工厂研发了一台“智能净化器”，它不只会“看天气”，还会“闻味道”，更会“算账本”。

这台“智能净化器”有多聪明？它不只鼻子灵——能闻出烟气里每一样“坏东西”的含量，而且反应快——发现燃料变化时，能迅速调整工作状况，甚至会省钱——自动选择最省电的工作模式。

最神奇的是，它让工厂的烟囱成为了“三好学生”：排放指标“优等生”、能源消耗“节省标兵”、处置本钱“投资理财能手”。

而由浙江大学等多家单位联合完成的“自动化烟气碳污协同减排重点技术及应用”成就，就好比一台“超级智能集成净化器”。它的本质就是，通过智能控制达成碳污协同治理，在提高处置效率的同时显著减少能耗，从而达到高效减排。

不久前，这项成就入选中国科协生态环境产学联合体发布的2025年度中国生态环境十大科技进展。

人工智能技术赋能减污降碳

数据显示，电力、热力、钢铁等重点耗煤行业排放了全国30%以上的大方污染物、60%以上的二氧化碳，是深入打好污染防治攻坚战、达成“双碳”目的的“主战场”。

煤炭燃烧时产生的烟气含有二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等影响空风韵量的物质，同时含有很多引起温室效应的二氧化碳。国内已颁布全球最严的烟气排放限值需要。以国内对燃煤电厂的排放需要为例，国内颁布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2025—2025年）》《全方位推行燃煤电厂超低排放和节能改造工作策略》等系列政策，需要燃煤电厂达成超低排放，即在6%的基准含氧量下，燃煤电厂的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放限值分别低于35毫克/立方米、50毫克/立方米、10毫克/立方米，这一标准显著严于美国和欧盟。面对这样严格的烟气排放限值需要，烟气治理装备开始“走上舞台”。现在，国内各类烟气治理装备已经得到规模化应用。

但，碳排放双控约束下低碳或零碳燃料的借助比率不断提高，燃料变得复杂多变（不同煤种、生物质和污泥等掺烧），负荷波动更为频繁（如煤电机组调峰时，锅炉负荷在20%至100%间波动），烟气碳污减排系统所承担的负荷（如电力负荷、机械负荷、业务负荷等）波动也随之更为频繁。

同时，因为烟气碳污减排系统不同装置运行控制彼此独立，基于反馈的控制办法被动应付燃料/负荷波动，带来了污染物排放浓度波动大、瞬时超标，与装备运行能耗、物耗高等问题，会干扰装备高效、稳定、低碳运行。

为此，亟待研发智能、灵活、低碳自动化全步骤碳污减排技术与系统。

AI的进步，为研发这一技术与系统带来了机会。

近年来，AI技术的应用场景全方位开花。能否借助AI算法，提高锅炉效率，减少烟气治理的能耗，同时提升烟气治理装备对燃料和负荷的适应性，减少运营本钱？

为此，浙江大学等单位联合组建了一个多学科交叉融合的产学研团队。“大家团队的研究涵盖环境、能源控制、信息计算机等不同范围。项目之初，研发团队就提出了碳污减排调控机理与AI深度融合的思路。”浙江大学碳中和研究院副院长郑成航教授说。

锅炉装上“智能大脑”

研发团队研发了多参量联控的源头碳污减排智能调控技术，打造了强扰动、复杂约束环境下锅炉风—燃比等重点参数优化梯度的动态辨识办法。通俗来讲，这个技术就等于给锅炉及烟气治理装置装上了“智能大脑”，解决了以前烧煤时存在的不少难点。

以前，在锅炉运行过程中，常遇见燃料忽好忽坏、负荷时高时低等状况，风量和燃料的比率一直调不好。目前，源头碳污减排智能调控技术能实时盯着这类变化，自动算出最佳的风量和燃料比率。这就好比家用智能空气净化器——能实时监测空气污染程度，自动调节风速和净化强度，既保证高效过滤，又防止电量浪费。

另外，无论是烧普通煤、生物质，还是几种燃料混着烧，无论锅炉是满负荷运行还是低负荷运行，这套技术都能直接调出比较合适的烧煤参数，不需要人每天调整。

更重点的是，这套技术能“盯”着锅炉烟气含氧量、炉膛负压、污染物浓度等“信号”，从烧煤刚开始就自动调整，从源头抑制二氧化碳和污染物生成，而不是等生成后再处置。

郑成航强调，即使混合了不少不同品质的燃料（譬如生物质、煤炭），锅炉也能自己适应，游刃有空间处置。

可以说，源头碳污减排智能调控技术，让锅炉燃烧变得环保、省钱又高效。

协同治理展示综合效益

研发团队还开发了常识与数据协同驱动的烟气治理过程精确建模及智能调控技术。团队成员表示，这可以理解为，给烟气治理装备安装了一个“智能导航+精确操控系统”。

据介绍，研发团队把治污过程中积累的经验、总结的规律和实质监测到的数据结合起来，打造了一个智能调控大模型。这个模型能提前至少90秒精确算出不同负荷下不同地方的污染物浓度会如何变化，就像智能导航能让司机提前了解“怎么会堵车、堵多长时间”一样，从而给后续调控留出充足时间。

更要紧的是，它能对不同治污设施进行“精确指挥”。譬如，能让处置氮氧化物的催化脱硝装置精准控制喷氨量；
让处置粉尘的静电除尘设施协调好多个电场的电源参数；
让吸收二氧化硫装置的多个子系统配合得更默契；
让捕集二氧化碳的设施在吸收和解吸过程匹配得更高效。

这么一来，不只确保了各类污染物达到超低排放需要，更有效控制了氮氧化物、二氧化硫等主要污染物排放的浓度波动。同时，污染治理过程的能源消耗也达成明显降低，在保障环境效益的同时提高了经济效益。

除此之外，研发团队还首创了“源头—末端全步骤自动化碳污协同减排系统”，解决了多行业燃用复杂燃料、多变工况下烟气多污染物高效精确治理协同降碳的难点。

中国工程院院士、浙江大学能源工程学院院长高翔介绍，自动化烟气碳污协同减排重点技术已在多个行业推广应用，获得了好的环境效益和经济效益。行业专家指出，这种自动化协同治理模式，为推进减污降碳提供了新的解决方法。