战烟气，为蓝天

高妍　郑声宇

近年来，污染天气频发让蓝天白云一度成了“奢侈品”。专家分析，工业烟气排放是二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、一次PM2.5及挥发性有机物（VOCs）的第一大排放源。

夺回蓝天势在必行，工业烟气治理是重中之重。近年来，中央密集作出重大决策部署，《大气污染防治行动计划》、“工业污染源全面达标排放计划”、新《环境保护法》与《大气污染防治法》纷纷出台，“铁腕治污”的决心空前坚定。

打赢“蓝天保卫战”，上凭政策约束与推动，下靠企业自觉治理与升级，中间需要的则是治理的技术、升级的手段。南京工业大学教授、南京杰科丰环保技术装备研究院创始院长徐海涛，便是为这场长期战役提供工业烟气治理技术与成果的杰出代表。

徐海涛教授不仅在工业烟气脱硫、脱硝技术及成套装备的研究开发上作出突出贡献，助力我国工业烟气治理技术走出了“无—有—优—精”的发展之路，还在成果转化与推广模式构建方面作出积极尝试，为有效解决成果转化“最后一公里”难题提供了有益借鉴。

紧盯技术创新，开创OI2技术研发新模式

减排量，国民经济和社会发展的约束性指标之一，是套在企业头上“紧箍咒”。

企业减排的关键是什么？徐海涛认为是技术，烟气脱硫、脱硝技术。但长期以来，我国烟气脱硫、脱硝技术是靠引进而来，存在不适国情、使用费高、受制于人等弊端，亟需自主研发、自立自强。

●   起步，从无到有

自2003年起，徐海涛就在孙克勤教授的带领下进行烟气脱硫、脱硝技术的研究与探索工作。OI2技术研发模式，就产生于他们深耕多年的火电行业烟气脱硫脱硝治理技术研发过程中。

OI2即精准优化（Optimization）、个性化（Individuation）、集成化（Integration）。徐海涛介绍，这一模式的特别之处在于，它是将系统的工程思维和其他行业最新技术引入了环保领域。其核心观点在于，利用计算机将技术、装置仿真式地模拟出来，以全方位、多尺度、系统级的数值模拟为基础，以要点实验和工程实测为校正，进行相关治理技术的研发。

短短几年，他们不仅成功开发出了具有自主知识产权的OI2-WFGD烟气脱硫、OI2-SCR烟气脱硝成套技术及装备，还成功实现了技术和成果的落地。2004年，我国第一个拥有自主知识产权的烟气脱硫工程——国华太仓2×135MW建成;两年后，我国第一个烟气脱硝工程——国华太仓2×600MW建成。

这两个工程都是填补国内空白的重要成果，它们的落地应用帮助我国火电行业实现了自主脱硫脱硝技术的“从无到有”。国家发改委对这两个工程进行了“脱硫后评估”，确认其各项指标均达到或超过国际先进水平。因其突出的理论和应用价值，上述成果获2006年国家科技进步二等奖。

在此基础上，针对湿法脱硫“投资费用高、运行消耗多、占地面积大”等突出难题，在对30多台喷淋吸收塔试验分析的基础上，他们又系统研究了塔内气相流动、液相喷淋、化学吸收的交互关系，提出了气液化耦合设计方法，发明了以“U形吸收塔”为核心的OI2-WFGD-Ⅱ资源节约型烟气脱硫技术。

与国内外现有技术相比，该技术节约钢耗30%、电耗25%、水耗10%、占地40%，被专家鉴定为“一种原创性的新型吸收塔”，是“一项资源节约型的原创性科技成果，总体达到国际先进水平，部分指标属国际领先水平”。该成果应用建成了徐塘发电等12套脱硫装置，实施效果显著，荣获2008年国家环境保护科学技术二等奖。

而在实践中锤炼出的OI2研发模式，也伴随工程应用的增多不断完善。它成功完成了火电行业烟气脱硫脱硝过程工艺、关键设备、系统集成及优化、工程设计及项目实施四大关键技术的开发和研发、设计、工程管理三大平台的构筑，打破了国内无大型试验装置、缺乏工程积累的障碍，突破了“设计-小试-中试-工程应用”的传统模式及相似理论等限制，实现了技术和装备与计算机仿真模拟的高度一致，实现了装置一次投运的100%合格率，超越了大型过程工艺开发大型化难、周期长、成熟慢、一次设计达标精度低等世界性难题。

●   拓展，从有到优

2009年3月，北京顺义城北供热中心，即我国第一个城市集中供热烟气脱硝工程建成。经过努力，徐海涛带领团队将火电行业烟气脱硫脱硝技术，成功拓展应用到了非电行业烟气治理中。

集中供热是我国北方居民冬季采暖的主要方式，具有数量巨大（数十万台）、地处城区甚至商业中心、负荷波动剧烈（不同时期、不同时刻）等特征，治理难度巨大。SCR虽是有效治理手段，却面临着烟气特性及工况适应性等诸多挑战。

自2008年起，徐海涛开发了基于多模型预测控制的喷氨精准快速控制系统，解决了脱硝系统滞后性和非线性控制难题，实现了喷氨流量快速调节;通过套筒鼠笼式喷氨流量调节装置创新，解决了控制阀非线性调节难题，实现了喷氨流量精准调节，在锅炉宽幅快速高频变负荷下NOx均达标排放且氨逃逸率满足要求。

同时，他还针对中小锅炉普遍存在的改造空间不够、喷氨混合距离不够及低负荷运行烟温不够等“三个不够”难题，发明了受限条件下锅炉脱硝改造系列技术，通过烟气同高侧出侧回的流场再造、高速强旋特征的风帽式喷氨混合、适应低负荷烟温的受热面重构等技术突破，大幅降低了改造难度和投资费用。

這些技术均成功应用到了顺义城北的烟气脱硝工程当中。经过几年平稳运行，烟气脱硝指标达到了北京市锅炉污染物排放标准，脱硝效率达到75%以上。2012年2月项目通过了环境保护技术成果鉴定，总体达到国内领先水平。第二年，相关项目荣获国家环境保护科学技术二等奖。

多年来，相关技术成果已成功衍生开发并应用于集中供热、钢铁烧结、危废处置等非电行业烟气治理，实现了工业烟气治理技术的“从有到优”。

薄发，从优到精

科研创新永无止境，永远有更多的问题等着我们的科学家去解决，工业烟气治理同样如此。

徐海涛在研究中发现，工业烟气脱硫90%以上采用石灰石—石膏湿法工艺，其副产的脱硫石膏约50%闲置堆放或填埋、50%生产低端建材，非常容易造成二次污染和资源浪费。副产物也是资源，能否好好利用起来呢？近年，徐海涛开始投入精力进行相关研究。

2016年以来，他研发了工业烟气脱硫副产亚硫酸钠、焦亚硫酸鈉工艺。这一工艺通过气体洗涤、高效滤袋除尘、改性陶瓷管过滤等工艺创新，可对不同来源烟气进行深度高效预处理，并可针对不同产品生产进行灵活切换，形成了撬装模块化工艺装备和智能响应控制系统集成。

基于工艺创新与装备集成，他领导建成了4万吨/年烧结烟气副产（焦）亚硫酸钠的工业示范装置，产品质量达到国家相关标准，为工业烟气SO2的高效资源化综合利用提供了新的途径。

同时，他还针对全负荷脱硝超低排放新形势，提出了锅炉至脱硝反应器全区域脱硝数值计算方法，发明了获取模型验证数据的大尺度、同时刻、网格化NOx浓度场测试技术装备，通过氨氮配比时空响应特性揭示和实时效率场重构，形成了喷氨格栅分区自动寻优调控技术，从根本上解决了脱硝还原剂氨的喷入量与烟气中的NOx通量难以匹配的难题，构建了NOx超低排放技术体系和行业规范，在氨逃逸率不超标、催化剂不堵塞的前提下脱硝效率由现有80%提升至90%。

到目前为止，上述技术成果已成功推广至苏源环保（现中建中环）、华光新动力、蔚蓝环境等70余家工程公司，应用于大唐、协鑫、国信等企业600多台锅炉的烟气脱硫、脱硝工程中，取得了显著的经济效益和社会效益，大幅提升了我国脱硫脱硝的整体技术水平，降低了技术引进的门槛和费用。

无论是工业烟气硫的资源化利用，还是解决全负荷脱硝超低排放难题，抑或是高湿烟气深度减排，这一系列创新技术的成功应用，均大幅提升了我国的工业烟气治理技术与水平，帮助其逐步实现“从优到精”的跨越。

助推成果转化，探索OI2微创新生态

OI2微创新生态模式，还是OI2，但其所代表的内涵已经发生了变化。O是Open开放，I是Innovation创新和Incentive激励。OI2微创新生态模式是徐海涛针对我国科技成果转化不力、不畅这一突出问题，提出的创新理念与积极尝试。

徐海涛认为，出现科技成果转化不顺的问题，其本质在于“创新和转化各个环节衔接不够紧密，导致科技研发对经济和社会的支撑作用没有得到充分发挥。”

为此，他在多年进行科技研发与产业应用的丰厚经验基础上，根据南京市2018年一号文“两落地一融合”的精神，联合南京工业大学、江宁开发区管委会和社会资本方共同发起了集研究、开发、生产、金融、市场一体化的公司制独立法人新型研发机构——南京杰科丰环保技术装备研究院（简称“杰科丰研究院”）。

作为研究院创始院长，徐海涛提出并探索形成了OI2微创新生态模式，该模式集科研、孵化、资本等功能于一体，将各种要素集成于组织内部，降低交易成本，并实现了创新链条的全覆盖，与之前只做科研然后向企业转移技术的模式相比具有更高的成功率。

“与常规微创新生态模式不同的是，OI2微创新生态模式的打造是基于研发能力的，是技术能力的商业化开发。其中研发能力是核心能力，围绕研发能力扩展投资、孵化等其他能力，最终形成微创新生态的科技成果转化和孵化模式。”徐海涛介绍。

创立一年来，杰科丰研究院已在OI2微创新生态模式下小有所成。他们汇聚了一批有行业影响力的专家人才，建成了大气污染控制、土壤及地下水修复、环境功能材料、环境监测及大数据分析四个研究所，围绕国家急需解决的突出环境问题，在技术研发、孵化育成、人才集聚、国际合作等方面取得了积极进展——

他们已申请专利53件，其中发明专利34项，授权8项;更有1项科研成果入选南京市2019创新产品推广示范推荐目录。

他们形成了独特的“一个产业、两个维度、三分之一法则、四个一促进五个化”的成果转化孵化育成模式，孵化企业29家，研究院及孵化企业承揽合同额累计近4000万元;引进留学人才团队4个，成立3个国际技术转移中心，成功申报高层次人才项目3项。

到目前为止，杰科丰研究院已形成了一处办公场地、一处实验室及小试基地和一处硫资源化中试基地的“一体两翼”的发展布局，建成“南京市硫资源化工程技术研究中心”一个科研平台，拥有一批先进仪器设备和试验装置，且已通过CMA认证。

同时，研究院运营实体已通过江苏省科技型中小企业认定，入选江苏省高新技术企业培育库。2018年9月，研究院通过南京市第三批新型研发机构备案;在南京市科委组织的2018年备案新型研发机构绩效评估中被评为优秀新型研发机构;被中共南京市江宁区委、南京市江宁区人民政府授予2018年度江宁区新型研发机构优秀建设奖。

融资难，对接难，落地难……杰科丰研究院的发展模式，或许可为这“成果转化三难”提供些许宝贵经验。

从OI2技术研发模式到OI2微创新生态模式，名称类似，本质内涵不同，手段方法不同，徐海涛及其团队所遇到的问题与困难也不同，但始终未变的，是他为环保事业发展勇于创新、精益求精的担当与情怀，是他对头顶之上蓝天白云的守护之心。

徐海涛表示，他将秉持初心、砥砺前行，继续深耕工业烟气治理，为打赢蓝天保卫战蓄能，为中国环保事业的长足发展助力！

徐海涛，1977年11月生，博士，南京工业大学教授，现任南京杰科丰环保技术装备研究院院长，国家环境保护专业技术青年拔尖人才、江苏省第五期“333工程”培养对象，机械工业大气净化标委会委员。

徐海涛长期致力于工业烟气脱硫、脱硝技术及成套装备的研究开发及推广应用，取得了一系列成果。成果先后应用和输出至全国70余家工程公司，大幅提升了我国脱硫脱硝的整体技术水平，降低了技术引进的门槛和费用。先后完成863项目3项，获发明a专利授权40余项，制定行业标准7项，获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖6项。与此同时，他与印度国家咨询机构编制了《发展中国家脱硫技术的现状及发展报告》，为发展中国家工业烟气治理技术的提升做出了积极贡献。