戰(zhàn)煙氣，為藍(lán)天

高妍　鄭聲宇

近年來，污染天氣頻發(fā)讓藍(lán)天白云一度成了“奢侈品”。專家分析，工業(yè)煙氣排放是二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、一次PM2.5及揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的第一大排放源。

奪回藍(lán)天勢在必行，工業(yè)煙氣治理是重中之重。近年來，中央密集作出重大決策部署，《大氣污染防治行動計(jì)劃》、“工業(yè)污染源全面達(dá)標(biāo)排放計(jì)劃”、新《環(huán)境保護(hù)法》與《大氣污染防治法》紛紛出臺，“鐵腕治污”的決心空前堅(jiān)定。

打贏“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，上憑政策約束與推動，下靠企業(yè)自覺治理與升級，中間需要的則是治理的技術(shù)、升級的手段。南京工業(yè)大學(xué)教授、南京杰科豐環(huán)保技術(shù)裝備研究院創(chuàng)始院長徐海濤，便是為這場長期戰(zhàn)役提供工業(yè)煙氣治理技術(shù)與成果的杰出代表。

徐海濤教授不僅在工業(yè)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)及成套裝備的研究開發(fā)上作出突出貢獻(xiàn)，助力我國工業(yè)煙氣治理技術(shù)走出了“無—有—優(yōu)—精”的發(fā)展之路，還在成果轉(zhuǎn)化與推廣模式構(gòu)建方面作出積極嘗試，為有效解決成果轉(zhuǎn)化“最后一公里”難題提供了有益借鑒。

緊盯技術(shù)創(chuàng)新，開創(chuàng)OI2技術(shù)研發(fā)新模式

減排量，國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的約束性指標(biāo)之一，是套在企業(yè)頭上“緊箍咒”。

企業(yè)減排的關(guān)鍵是什么？徐海濤認(rèn)為是技術(shù)，煙氣脫硫、脫硝技術(shù)。但長期以來，我國煙氣脫硫、脫硝技術(shù)是靠引進(jìn)而來，存在不適國情、使用費(fèi)高、受制于人等弊端，亟需自主研發(fā)、自立自強(qiáng)。

●? ?起步，從無到有

自2003年起，徐海濤就在孫克勤教授的帶領(lǐng)下進(jìn)行煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的研究與探索工作。OI2技術(shù)研發(fā)模式，就產(chǎn)生于他們深耕多年的火電行業(yè)煙氣脫硫脫硝治理技術(shù)研發(fā)過程中。

OI2即精準(zhǔn)優(yōu)化（Optimization）、個(gè)性化（Individuation）、集成化（Integration）。徐海濤介紹，這一模式的特別之處在于，它是將系統(tǒng)的工程思維和其他行業(yè)最新技術(shù)引入了環(huán)保領(lǐng)域。其核心觀點(diǎn)在于，利用計(jì)算機(jī)將技術(shù)、裝置仿真式地模擬出來，以全方位、多尺度、系統(tǒng)級的數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，以要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)測為校正，進(jìn)行相關(guān)治理技術(shù)的研發(fā)。

短短幾年，他們不僅成功開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的OI2-WFGD煙氣脫硫、OI2-SCR煙氣脫硝成套技術(shù)及裝備，還成功實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和成果的落地。2004年，我國第一個(gè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫工程——國華太倉2×135MW建成;兩年后，我國第一個(gè)煙氣脫硝工程——國華太倉2×600MW建成。

這兩個(gè)工程都是填補(bǔ)國內(nèi)空白的重要成果，它們的落地應(yīng)用幫助我國火電行業(yè)實(shí)現(xiàn)了自主脫硫脫硝技術(shù)的“從無到有”。國家發(fā)改委對這兩個(gè)工程進(jìn)行了“脫硫后評估”，確認(rèn)其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過國際先進(jìn)水平。因其突出的理論和應(yīng)用價(jià)值，上述成果獲2006年國家科技進(jìn)步二等獎。

在此基礎(chǔ)上，針對濕法脫硫“投資費(fèi)用高、運(yùn)行消耗多、占地面積大”等突出難題，在對30多臺噴淋吸收塔試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，他們又系統(tǒng)研究了塔內(nèi)氣相流動、液相噴淋、化學(xué)吸收的交互關(guān)系，提出了氣液化耦合設(shè)計(jì)方法，發(fā)明了以“U形吸收塔”為核心的OI2-WFGD-Ⅱ資源節(jié)約型煙氣脫硫技術(shù)。

與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)節(jié)約鋼耗30%、電耗25%、水耗10%、占地40%，被專家鑒定為“一種原創(chuàng)性的新型吸收塔”，是“一項(xiàng)資源節(jié)約型的原創(chuàng)性科技成果，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分指標(biāo)屬國際領(lǐng)先水平”。該成果應(yīng)用建成了徐塘發(fā)電等12套脫硫裝置，實(shí)施效果顯著，榮獲2008年國家環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)二等獎。

而在實(shí)踐中錘煉出的OI2研發(fā)模式，也伴隨工程應(yīng)用的增多不斷完善。它成功完成了火電行業(yè)煙氣脫硫脫硝過程工藝、關(guān)鍵設(shè)備、系統(tǒng)集成及優(yōu)化、工程設(shè)計(jì)及項(xiàng)目實(shí)施四大關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和研發(fā)、設(shè)計(jì)、工程管理三大平臺的構(gòu)筑，打破了國內(nèi)無大型試驗(yàn)裝置、缺乏工程積累的障礙，突破了“設(shè)計(jì)-小試-中試-工程應(yīng)用”的傳統(tǒng)模式及相似理論等限制，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和裝備與計(jì)算機(jī)仿真模擬的高度一致，實(shí)現(xiàn)了裝置一次投運(yùn)的100%合格率，超越了大型過程工藝開發(fā)大型化難、周期長、成熟慢、一次設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)精度低等世界性難題。

●? ?拓展，從有到優(yōu)

2009年3月，北京順義城北供熱中心，即我國第一個(gè)城市集中供熱煙氣脫硝工程建成。經(jīng)過努力，徐海濤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將火電行業(yè)煙氣脫硫脫硝技術(shù)，成功拓展應(yīng)用到了非電行業(yè)煙氣治理中。

集中供熱是我國北方居民冬季采暖的主要方式，具有數(shù)量巨大（數(shù)十萬臺）、地處城區(qū)甚至商業(yè)中心、負(fù)荷波動劇烈（不同時(shí)期、不同時(shí)刻）等特征，治理難度巨大。SCR雖是有效治理手段，卻面臨著煙氣特性及工況適應(yīng)性等諸多挑戰(zhàn)。

自2008年起，徐海濤開發(fā)了基于多模型預(yù)測控制的噴氨精準(zhǔn)快速控制系統(tǒng)，解決了脫硝系統(tǒng)滯后性和非線性控制難題，實(shí)現(xiàn)了噴氨流量快速調(diào)節(jié);通過套筒鼠籠式噴氨流量調(diào)節(jié)裝置創(chuàng)新，解決了控制閥非線性調(diào)節(jié)難題，實(shí)現(xiàn)了噴氨流量精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，在鍋爐寬幅快速高頻變負(fù)荷下NOx均達(dá)標(biāo)排放且氨逃逸率滿足要求。

同時(shí)，他還針對中小鍋爐普遍存在的改造空間不夠、噴氨混合距離不夠及低負(fù)荷運(yùn)行煙溫不夠等“三個(gè)不夠”難題，發(fā)明了受限條件下鍋爐脫硝改造系列技術(shù)，通過煙氣同高側(cè)出側(cè)回的流場再造、高速強(qiáng)旋特征的風(fēng)帽式噴氨混合、適應(yīng)低負(fù)荷煙溫的受熱面重構(gòu)等技術(shù)突破，大幅降低了改造難度和投資費(fèi)用。

這些技術(shù)均成功應(yīng)用到了順義城北的煙氣脫硝工程當(dāng)中。經(jīng)過幾年平穩(wěn)運(yùn)行，煙氣脫硝指標(biāo)達(dá)到了北京市鍋爐污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硝效率達(dá)到75%以上。2012年2月項(xiàng)目通過了環(huán)境保護(hù)技術(shù)成果鑒定，總體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。第二年，相關(guān)項(xiàng)目榮獲國家環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)二等獎。

多年來，相關(guān)技術(shù)成果已成功衍生開發(fā)并應(yīng)用于集中供熱、鋼鐵燒結(jié)、危廢處置等非電行業(yè)煙氣治理，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)煙氣治理技術(shù)的“從有到優(yōu)”。

薄發(fā)，從優(yōu)到精

科研創(chuàng)新永無止境，永遠(yuǎn)有更多的問題等著我們的科學(xué)家去解決，工業(yè)煙氣治理同樣如此。

徐海濤在研究中發(fā)現(xiàn)，工業(yè)煙氣脫硫90%以上采用石灰石—石膏濕法工藝，其副產(chǎn)的脫硫石膏約50%閑置堆放或填埋、50%生產(chǎn)低端建材，非常容易造成二次污染和資源浪費(fèi)。副產(chǎn)物也是資源，能否好好利用起來呢？近年，徐海濤開始投入精力進(jìn)行相關(guān)研究。

2016年以來，他研發(fā)了工業(yè)煙氣脫硫副產(chǎn)亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉工藝。這一工藝通過氣體洗滌、高效濾袋除塵、改性陶瓷管過濾等工藝創(chuàng)新，可對不同來源煙氣進(jìn)行深度高效預(yù)處理，并可針對不同產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行靈活切換，形成了撬裝模塊化工藝裝備和智能響應(yīng)控制系統(tǒng)集成。

基于工藝創(chuàng)新與裝備集成，他領(lǐng)導(dǎo)建成了4萬噸/年燒結(jié)煙氣副產(chǎn)（焦）亞硫酸鈉的工業(yè)示范裝置，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)煙氣SO2的高效資源化綜合利用提供了新的途徑。

同時(shí)，他還針對全負(fù)荷脫硝超低排放新形勢，提出了鍋爐至脫硝反應(yīng)器全區(qū)域脫硝數(shù)值計(jì)算方法，發(fā)明了獲取模型驗(yàn)證數(shù)據(jù)的大尺度、同時(shí)刻、網(wǎng)格化NOx濃度場測試技術(shù)裝備，通過氨氮配比時(shí)空響應(yīng)特性揭示和實(shí)時(shí)效率場重構(gòu)，形成了噴氨格柵分區(qū)自動尋優(yōu)調(diào)控技術(shù)，從根本上解決了脫硝還原劑氨的噴入量與煙氣中的NOx通量難以匹配的難題，構(gòu)建了NOx超低排放技術(shù)體系和行業(yè)規(guī)范，在氨逃逸率不超標(biāo)、催化劑不堵塞的前提下脫硝效率由現(xiàn)有80%提升至90%。

到目前為止，上述技術(shù)成果已成功推廣至蘇源環(huán)保（現(xiàn)中建中環(huán)）、華光新動力、蔚藍(lán)環(huán)境等70余家工程公司，應(yīng)用于大唐、協(xié)鑫、國信等企業(yè)600多臺鍋爐的煙氣脫硫、脫硝工程中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，大幅提升了我國脫硫脫硝的整體技術(shù)水平，降低了技術(shù)引進(jìn)的門檻和費(fèi)用。

無論是工業(yè)煙氣硫的資源化利用，還是解決全負(fù)荷脫硝超低排放難題，抑或是高濕煙氣深度減排，這一系列創(chuàng)新技術(shù)的成功應(yīng)用，均大幅提升了我國的工業(yè)煙氣治理技術(shù)與水平，幫助其逐步實(shí)現(xiàn)“從優(yōu)到精”的跨越。

助推成果轉(zhuǎn)化，探索OI2微創(chuàng)新生態(tài)

OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式，還是OI2，但其所代表的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了變化。O是Open開放，I是Innovation創(chuàng)新和Incentive激勵。OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式是徐海濤針對我國科技成果轉(zhuǎn)化不力、不暢這一突出問題，提出的創(chuàng)新理念與積極嘗試。

徐海濤認(rèn)為，出現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化不順的問題，其本質(zhì)在于“創(chuàng)新和轉(zhuǎn)化各個(gè)環(huán)節(jié)銜接不夠緊密，導(dǎo)致科技研發(fā)對經(jīng)濟(jì)和社會的支撐作用沒有得到充分發(fā)揮。”

為此，他在多年進(jìn)行科技研發(fā)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的豐厚經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)南京市2018年一號文“兩落地一融合”的精神，聯(lián)合南京工業(yè)大學(xué)、江寧開發(fā)區(qū)管委會和社會資本方共同發(fā)起了集研究、開發(fā)、生產(chǎn)、金融、市場一體化的公司制獨(dú)立法人新型研發(fā)機(jī)構(gòu)——南京杰科豐環(huán)保技術(shù)裝備研究院（簡稱“杰科豐研究院”）。

作為研究院創(chuàng)始院長，徐海濤提出并探索形成了OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式，該模式集科研、孵化、資本等功能于一體，將各種要素集成于組織內(nèi)部，降低交易成本，并實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新鏈條的全覆蓋，與之前只做科研然后向企業(yè)轉(zhuǎn)移技術(shù)的模式相比具有更高的成功率。

“與常規(guī)微創(chuàng)新生態(tài)模式不同的是，OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式的打造是基于研發(fā)能力的，是技術(shù)能力的商業(yè)化開發(fā)。其中研發(fā)能力是核心能力，圍繞研發(fā)能力擴(kuò)展投資、孵化等其他能力，最終形成微創(chuàng)新生態(tài)的科技成果轉(zhuǎn)化和孵化模式。”徐海濤介紹。

創(chuàng)立一年來，杰科豐研究院已在OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式下小有所成。他們匯聚了一批有行業(yè)影響力的專家人才，建成了大氣污染控制、土壤及地下水修復(fù)、環(huán)境功能材料、環(huán)境監(jiān)測及大數(shù)據(jù)分析四個(gè)研究所，圍繞國家急需解決的突出環(huán)境問題，在技術(shù)研發(fā)、孵化育成、人才集聚、國際合作等方面取得了積極進(jìn)展——

他們已申請專利53件，其中發(fā)明專利34項(xiàng)，授權(quán)8項(xiàng);更有1項(xiàng)科研成果入選南京市2019創(chuàng)新產(chǎn)品推廣示范推薦目錄。

他們形成了獨(dú)特的“一個(gè)產(chǎn)業(yè)、兩個(gè)維度、三分之一法則、四個(gè)一促進(jìn)五個(gè)化”的成果轉(zhuǎn)化孵化育成模式，孵化企業(yè)29家，研究院及孵化企業(yè)承攬合同額累計(jì)近4000萬元;引進(jìn)留學(xué)人才團(tuán)隊(duì)4個(gè)，成立3個(gè)國際技術(shù)轉(zhuǎn)移中心，成功申報(bào)高層次人才項(xiàng)目3項(xiàng)。

到目前為止，杰科豐研究院已形成了一處辦公場地、一處實(shí)驗(yàn)室及小試基地和一處硫資源化中試基地的“一體兩翼”的發(fā)展布局，建成“南京市硫資源化工程技術(shù)研究中心”一個(gè)科研平臺，擁有一批先進(jìn)儀器設(shè)備和試驗(yàn)裝置，且已通過CMA認(rèn)證。

同時(shí)，研究院運(yùn)營實(shí)體已通過江蘇省科技型中小企業(yè)認(rèn)定，入選江蘇省高新技術(shù)企業(yè)培育庫。2018年9月，研究院通過南京市第三批新型研發(fā)機(jī)構(gòu)備案;在南京市科委組織的2018年備案新型研發(fā)機(jī)構(gòu)績效評估中被評為優(yōu)秀新型研發(fā)機(jī)構(gòu);被中共南京市江寧區(qū)委、南京市江寧區(qū)人民政府授予2018年度江寧區(qū)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)優(yōu)秀建設(shè)獎。

融資難，對接難，落地難……杰科豐研究院的發(fā)展模式，或許可為這“成果轉(zhuǎn)化三難”提供些許寶貴經(jīng)驗(yàn)。

從OI2技術(shù)研發(fā)模式到OI2微創(chuàng)新生態(tài)模式，名稱類似，本質(zhì)內(nèi)涵不同，手段方法不同，徐海濤及其團(tuán)隊(duì)所遇到的問題與困難也不同，但始終未變的，是他為環(huán)保事業(yè)發(fā)展勇于創(chuàng)新、精益求精的擔(dān)當(dāng)與情懷，是他對頭頂之上藍(lán)天白云的守護(hù)之心。

徐海濤表示，他將秉持初心、砥礪前行，繼續(xù)深耕工業(yè)煙氣治理，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)蓄能，為中國環(huán)保事業(yè)的長足發(fā)展助力！

徐海濤，1977年11月生，博士，南京工業(yè)大學(xué)教授，現(xiàn)任南京杰科豐環(huán)保技術(shù)裝備研究院院長，國家環(huán)境保護(hù)專業(yè)技術(shù)青年拔尖人才、江蘇省第五期“333工程”培養(yǎng)對象，機(jī)械工業(yè)大氣凈化標(biāo)委會委員。

徐海濤長期致力于工業(yè)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)及成套裝備的研究開發(fā)及推廣應(yīng)用，取得了一系列成果。成果先后應(yīng)用和輸出至全國70余家工程公司，大幅提升了我國脫硫脫硝的整體技術(shù)水平，降低了技術(shù)引進(jìn)的門檻和費(fèi)用。先后完成863項(xiàng)目3項(xiàng)，獲發(fā)明a專利授權(quán)40余項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，獲國家科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步獎6項(xiàng)。與此同時(shí)，他與印度國家咨詢機(jī)構(gòu)編制了《發(fā)展中國家脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展報(bào)告》，為發(fā)展中國家工業(yè)煙氣治理技術(shù)的提升做出了積極貢獻(xiàn)。