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壮志凌云处 科研来登攀——记2020年度国家科学技术进步一等奖获得者、新华防化装备研究院研发团队

2021年11月26日 09:45:00 来源:山西日报

【学习先进典型 凝聚奋进力量】

壮志凌云处 科研来登攀

——记2020年度国家科学技术进步一等奖获得者、新华防化装备研究院研发团队

  2021年11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,新华防化装备研究院参研的“工业烟气多污染物协同深度治理技术及应用”项目荣获国家科学技术进步一等奖,这是新华防化装备研究院的荣誉,也是山西省科技研发勇攀高峰的实力证明。

打破国外技术垄断,实现多污染物超低排放

  早在1998年,日本三菱化学株式会社联合山西新华化工有限责任公司(新华防化装备研究院前身)共同研发了脱硫脱硝材料,产品出口多国,但因为技术所限,国内没有相应的应用装置,国内的钢铁企业仍需要高价从国外购买大型脱硫脱硝设备。

  “中国人的产品要卖给中国人!”2012年,中冶长天携手新华防化装备研究院和清华大学,围绕我国钢铁、建材、有色冶炼等行业烟气多污染物协同深度减排的难题展开科研攻关。

  我省是煤炭大省,也曾是煤烟型污染的大省。煤烟型污染的污染物主要是煤烟和二氧化硫,因此净化工业废气中的二氧化硫,对我省治理大气污染至关重要。新华防化装备研究院研发了活性炭干法脱硫,不仅有利于资源回收(副产品为硫酸,可再次使用),而且占地面积小、用水少、可自动化控制。

  太钢烧结炉干法脱硫采用新华防化装备研究院的脱硫脱硝活性炭,每小时可净化工业废气250万立方米,二氧化硫、氮氧化物等废气的排放量大幅度下降。2013年,新华防化装备研究院的脱硫脱硝活性炭标准成为国标,代表着全国活性炭质量的最优标准。

  此次获奖项目的核心材料是脱硫脱硝活性炭及其催化剂产品。脱硫脱硝活性炭产品是活性炭系列产品的重要分支,以此为基材添加化学组分后经过特殊工艺处理则为催化剂。活性炭通过催化还原来脱除氮氧化物,其脱硝效率可高达60%~70%;通过吸附来脱除二噁英,其二噁英脱除率可达95%;通过吸附氧化来脱除重金属,其重金属脱除率可达90%。以太钢三烧、四烧为例,采用此项技术,每年可减排二氧化硫和氮氧化物8000余吨。

研发历时两年,昔日“亚洲第一”活性炭品牌再放异彩

  每一次成功的背后,都有着无数个日夜的坚持与守望。

  据项目负责人介绍,活性炭原材料用煤以侏罗纪时代的煤质为佳,其微孔和中孔间距适宜,国内又以古交的焦煤和府谷的烟煤为优选。新产品研发期间,项目组成员多次深入古交矿区、井下深处踩点取样,数百次往返于太原和陕西府谷、神木之间。

  为了亲自掌控源头质量状况和数据,在严寒的冬天,项目组成员曾一周3次往返黄河两岸采运货物。当时交通尚不发达,保德桥头镇十几个小时的堵车频繁可遇,项目组成员却怀抱信念、无怨无悔。

  功夫不负有心人,原材料顺利供给,生产线上的规模化试制方案合理、工艺先进、措施到位,产品研发工作顺利进行。历时两年艰苦研发,又在宝钢的中试装置上连续运行了三个多月,新一代脱硫脱硝活性炭经反复检测后,产品评价良好,获得了极大的成功。新型脱硫脱硝活性炭的持续生产使其成为新华防化装备研究院新的经济增长点,昔日的活性炭“亚洲第一”再放异彩。

  如果没有合格的催化剂,就没有“双功能催化剂的核心材料”对获奖项目的支撑。双功能催化剂在脱硫脱硝基炭中浸渍相关化学物质后,产品不仅脱硫性能大幅提升,脱硝效率也同时倍增。催化剂的配方设计、模拟仿真、工艺设计、参数设定、样品试制、试验验证等过程的每一个步骤、每一个阶段都非常关键。

  科研攻关期间,新华防化装备研究院项目团队和清华团队多次在太原、北京展开讨论和实验室小试。遇到问题,团队成员便会聚在一起,碰撞想法、提出建议,在不断摸索总结中寻求最佳方案。

  由于脱硫脱硝活性炭耐磨耐压强度极高,孔隙结构独特,通过溶液浸渍的脱硫脱硝活性炭内部的化学组分并不多,导致颗粒表面和浅表层相对有所增加,因此回转式烘干和移动床应用是两种不利的加工和使用条件。为此,项目组成员制作了电控立式高温烘干机,解决了加工条件问题。样品试制工作,倾注了团队所有成员的大量心血。

  路漫漫其虽远兮,上下求索终成功。经过四个多月的努力,项目组实现了催化剂新产品各项指标的全面升级,催化剂的试验成功,促进了后续大样试验的顺利进行。

技术不断迭代升级,引领工业烟气治理技术与产业进步

  党的十九大报告将生态文明建设和环境保护提升到了新的高度,进入新时代,生态环境成为全面建成小康社会的短板之一。在此背景下,生态环境部等部门联合发布了《钢铁行业超低排放改造工作方案》。

  对于钢铁企业而言,国家实施超低排放倒逼钢铁行业技术变革,有利于更好地发挥钢铁企业在能源转化、社会资源消纳的功能作用,打造钢铁行业绿色产业链,实现钢铁企业绿色制造,实现钢铁与城市、社会和谐共融。

  脱硫脱硝活性炭作为钢铁行业使用的新产品,工程技术人员必须参与售前、售后的服务和现场指导,他们经常出差在外,顾大家而舍小家,往返诸多城市,北到营口、珲春,中到宝山、宁波,南到湛江、防城港……南来北往,在祖国的版图上留下了工程技术人员奔波辛劳的脚步。

  上海宝钢湛江钢铁基地是与获奖项目产品密切相关的用户,为了配合中冶长天湛江项目的开车运行,项目组成员多次前往湛江钢铁,对如何使用、运行、保养进行了详尽的指导,确保了项目顺利交付,受到宝钢湛江、中冶长天的高度赞扬。

  社会在发展,市场在拓宽,大型脱硫脱硝装置也在不断地改进和创新。从一种产品到多种产品的发展,新华防化装备研究院脱硫脱硝活性炭技术迭代升级,不仅应用到我国钢铁行业、水泥行业、有色金属冶炼等众多领域,客户遍布国内,引领我国工业烟气深度治理技术与产业进步,更走进海外23个国家的上百家企业,其中日本、韩国、澳大利亚等国是新华防化装备研究院最早成功开发的海外市场。

  实至名归,工业烟气多污染物协同深度治理先进工艺获得了中国环境保护产业协会2019年度环境科学技术进步特等奖,2019年度中华人民共和国教育部科技进步特等奖,并由教育部提名推荐,最终站到了2020年度国家科学技术进步一等奖的奖台之上。这一份份荣誉,既是对过去成绩的认可,也是对新华防化装备研究院未来再创辉煌的激励。

  本报记者冷雪

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