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关于自主开发的OI2-WFGD烟气脱硫技术推广应用(原创)

(2009-09-17 14:46:41)
标签:

环保

科技

so2

烟气

自主技术

江苏省

分类: 模式与机制

    自主开发的OI2-WFGD烟气脱硫环保技术在开发过程中遇到了资金、人才等多方面的困难,在省、市各级政府和相关部门的积极支持下,特别是在省首批重大科技成果转化资金项目的支持下,技术开发取得了重大成果,并实现了大规模的推广应用,成果先后获得了江苏省科学技术进步二等奖1项(2005年)及国家科学技术进步二等奖1项(2006年),本技术开发的依托单位江苏苏源环保工程股份有限公司也通过本技术的推广应用,逐步扩展市场份额,成长为江苏省乃至全国烟气脱硫领域的知名企业和技术领先企业。
    2006年本技术实现销售收入89501万元,较05年增长83.9%,2007年销售收入预计将达10亿元;2006年利税总额达10983万元。至今已签订火电厂烟气脱硫装置合同总额超过30亿元人民币。据国家发改委环资司06年对行业销售额和投产业绩排名显示,本技术合同总额位居全国第7名,装置投产业绩位居全国第3名。目前OI2-WFGD自主技术的推广应用方面取得了很大的成绩,市场份额显著提升,效益和利税显著增长。但作为自主技术不可否认的是目前在市场上仍然处于弱势地位。目前存在有自主技术不用,过分依赖国外技术,自主技术常常在竞争中难以获得平等的国民待遇。在工程项目招投标过程中出现种种针对自主技术的不平等待遇和种种限制。针对这种种现象,期望政府对存在的种种歧视自主技术的做法加以限制,对自主创新技术的推广应用加以支持和鼓励,为自主技术的发展营造一个公平和谐的市场环境。
    预计“十一五”期间共需减排SO2约1200万吨,需新增和改造脱硫机组容量达到2亿千瓦,投入建设资金达到342亿元人民币,市场容量巨大。随着现有机组脱硫改造的展开和新建机组脱硫设施,烟气脱硫市场将保持强有力的增长态势。OI2-WFGD/OI2-WFGD-II的技术市场应用前景十分广阔。
    在烟气污染控制领域,充分发挥江苏省环保产业和制造业大省的优势地位,同时通过本项目烟气脱硫脱硝技术的推广应用,充分发挥其产业带动作用,将为江苏省环保产业和制造业营造一个新的、稳定的利润增长点,为江苏省的经济发展提供强劲的动力。


一、   二氧化硫与氮氧化物污染现状及技术开发背景
火电厂生产排放烟气中的SO2(二氧化硫)是造成我国大范围酸雨的主要污染物。对我国环境造成了极大的危害,对环境治理造成了巨大的压力。
据国家环保总局的研究结果,1995年二氧化硫排放引起的环境问题而导致的全国经济损失为1165亿元,推算到2010年,由于酸雨导致的经济损失的累计数字将达到2万多亿元。据环保总局统计数据,我国工业二氧化硫的排放2005年已达到2168.4万吨占到排放总量的85%,对我国经济的可持续发展造成了严重影响,环境保护的压力持续增大,因此必须对工业SO2的排放进行有效的控制。
《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出,“十一五”时期SO2排放总量比“十五”末要减少10%,这是必须完成的约束性指标,加上因经济发展新生的增量,共需脱除SO2约1200万吨。实现二氧化硫减排目标,发展成熟可靠、低成本、低消耗的烟气脱硫(Flue Gas Desulphurization,FGD)技术并迅速推广运用是重要的基础。
针对国家“十一五”可持续发展与环境保护的基本目标,烟气脱硫技术的研发对于SO2排放的控制具有举足轻重和不可替代的关键作用,是我国“十一五”规划环境保护领域的核心技术问题,具有极其重要的地位。积极促进火电厂烟气脱硫技术的研究开发与工程实践具有重大的现实意义和市场价值。
我国自20世纪70年代就开始进行烟气脱硫技术的研究和工业试验,并于80-90年代引进建设了一批烟气脱硫示范工程,但大型火电机组烟气脱硫技术始终未能实现自主开发与应用。大量的重复引进国外技术,导致烟气脱硫行业严重依赖国外技术支持,并且存在技术费用高,建设周期长等弊端,不能满足国内日趋增长的市场需求。同时存在授权地与授权时间限制,容易陷入知识产权陷阱,不利于国内电力环保事业的长期健康发展。


二、   OI2-WFGD/烟气脱硫技术的开发历程和成果
    在2003年在本技术开发的初期阶段,由于本技术开发的依托单位江苏苏源环保工程股份有限公司2003年初刚刚成立,难以提供技术开发所必须的大量资金。以孙克勤为首的开发团队面临着一缺资金,二缺实验场地,三缺支撑示范项目,四缺高层次研发人才的困难局面。但面前却又存在着烟气脱硫的广阔市场前景和巨大的商机,时机稍纵即逝。
在这种困难的情况下,通过相关政府部门的积极支持和本技术研发团队的努力,2003年底到2004年初,本技术获得了江苏省首批重大科技成果转化资金项目1000万的资助,研发资金的短缺问题得到了极大的缓解,有了充足的研发资金投入,建立了研发基地,通过提供优厚待遇引进优秀人才,加快关键技术开发速度,使得相关各项技术开发工作顺利展开,通过新的开发模式的应用,通过引进大量高层次的研究开发人才,在团队的共同努力下,自主完成了达世界先进水平的大型火电机组烟气脱硫技术开发及应用,在技术开发初步完成后,推向市场,并通过工程项目的建设进一步完善技术,形成了技术开发升级的良性循环,满足了2-3年内开发成熟的能够大规模应用的烟气脱硫关键技术的技术需求和市场需要,并且积极进行了国内外市场的开拓。
    本技术开发的依托单位江苏苏源环保工程股份有限公司也通过本技术的推广应用,逐步扩展市场份额,成长为江苏省乃至全国烟气脱硫领域的知名企业和技术领先企业。这一切均与江苏省实施的省重大科技成果转化资金项目及时而有力的支持密不可分,同时本技术2004年至今进行的技术升级和深度开发也得到了省重大科技成果转化资金项目全程资助。
在此过程中,本技术的开发还得到了政府科技部门包括江苏省科技厅、南京市科技局、江宁区、雨花区科技局等在科技项目申报方面帮助本技术积极争取政府的科技投入,OI2-WFGD技术2004年成功获得了省首批科技成果转化资金项目1000万的资助,并批准组建江苏省电厂废气污染治理工程技术研究中心,对OI2-WFGD具有自主知识产权的烟气脱硫技术的开发和推广应用起到了重要的推动作用。同时获得了国家、省、市三级的科技进步奖,使得本自主技术在省内外的技术知名度大大提升。省经贸委也通过专利新产品的认证等项目为在脱硫支撑工艺选择中推广本技术提供支持。
    省经贸委、环保厅作为产业的主管部门积极支持本技术的开发和创新工作,为OI2-WFGD烟气脱硫技术的基础开发工作提供政策支持。同时为OI2新技术的推广提供了强有力的支持,在可节电20~25%的二代脱硫技术OI2-WFGD-II在徐塘电厂首次应用进行了自上而下的全方位的政策和技术咨询的支持,保证了二代技术首个工程的顺利实施,并为以后二代技术承接后续工程项目奠定了基础。
    在省市各级政府支持的基础上,国家科技部、环保总局和发改委也从政策层面和技术认可层面对本技术的发展提供了有利的环境。OI2-WFGD技术作为国家火炬项目和首批两个后评估试点项目通过了国家发改委组织的烟气脱硫技术工程后评估,得到了很高的技术评价,技术影响力进一步提升,也为提升自主技术的市场地位,排除其它落后工艺技术起到了重要作用。同时国家环保总局积极支持本自主技术的推广,在示范工程、认证国家环保重点实用技术等多方面为本自主技术提供了支持。
    通过省重大科技成果转化资金项目和江苏省、南京市政府相关部门的大力支持,OI2-WFGD烟气脱硫技术在开发过程中以高投入产出比实现了大型环保过程工艺的短周期开发和迅速的推广应用。
    本项目的技术成果主要在于:基于以全方位、多尺度、系统级的数值模拟为基础,要点实验和工程实测为校正的大型工艺平台化的OI2开发模式,在国内首次成功开发了具有完整自主知识产权的大型火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术,逾越了国内无大型试验装置、缺工程积累的障碍,突破了"设计-小试-中试-工程应用"的传统及因次分析、相似理论等的限制,成功解决了脱硫多相反应器大比例放大的难题,避免了旷日持久和费用高昂的逐级放大过程,并实现了研究成果设计指标至工程实施一次100%达标。
    应用OI2-WFGD技术建设的太仓港环保发电有限公司一期2×135MW+二期2×300MW机组FGD工程,各项指标均达到或超过国外先进水平,作为我国第一个采用自主技术建设的烟气脱硫工程,于2005年顺利通过了国家发改委组织的国家首批“脱硫后评估”,该工程同时获得“2005年国家重点环境保护实用技术示范工程”,并作为“国家2005年环境保护重点实用技术(A类)”在全国推广,目前OI2-WFGD技术已应用于全国19个电厂总装机容量达11745MW的烟气脱硫工程的建设,总处理废气能力达3940万Nm3/h,减排SO2达45万吨/年,电厂可减少排污费2.84亿,国家减少经济损失92亿元(考虑酸雨带来的损失)。同时OI2平台化的开发模式还应用于氨法、镁法脱硫技术和其它过程工艺的开发,具有很强的借鉴意义。
    由于本技术突出的理论和应用价值,成果先后获得了江苏省科学技术进步二等奖1项(2005年)及国家科学技术进步二等奖1项(2006年)。
    执行省重大科技成果转化资金项目及国家火炬项目“大型火电机组烟气脱硫核心技术OI2-WFGD及成套装置开发及应用”对传统湿法脱硫工艺实施升级针对目前国内外现有的湿法烟气脱硫工艺大都采用"烟气低进高出同侧翻转"的垂直逆流喷淋塔形式,吸收塔进出口高差20余米,设备间的连接烟道冗长复杂,系统布置松散,烟气阻力较大(通常大于3000Pa),需增设脱硫增压风机,且烟道体积大、荷载重、支撑结构庞杂,造价高、电耗大、钢耗多、占地大,影响建设和运行FGD的积极性,给在老电厂建设脱硫造成困难的现状,OI2技术创造性地发明了以"U形吸收区高速平流喷淋塔"为核心的烟气脱硫新技术,大幅降低了系统阻力、设备高度和占地面积,解决了烟气脱硫"投资高、消耗多、占地大"、环保和节能难于兼顾、老厂脱硫空间不足的难题。实现了FGD技术的突破,开发了资源节约型OI2-WFGD-II烟气脱硫技术。与国内外同类技术比较,单位造价降低15%,运行电耗降低25%,水耗降低10%,占地面积降低40%,专家鉴定认为是"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" 。
    同时,通过研究成功的气液化耦合设计理论和流场适应型设计方法完善了喷淋吸收塔的设计体系,在喷淋吸收塔及设计方法、烟气脱硫关键设备、集成式烟气脱硫装置等方面共申请30项发明专利(其中已获授权9项),获得计算机软件著作权1项,形成了完整的自主知识产权。
该集成技术已成功应用于徐塘发电公司等5套FGD总承包工程中,处理烟气量近500万Nm3/h,部分关键技术如气液化耦合设计方法等已应用于华润登封有限公司等9套1600万Nm3/h烟气处理能力的已建成FGD的节能优化改造中,专利除雾器、挡板门等关键设备已实现了产业化,实施效果显著。近三年累计实现产值12.1亿元,新增利税4022万元,经济效益明显。这项技术的成功开发为我国脱硫技术赶超提升国际竞争力奠定了基础、也为我国自主开发大型过程系统积累了有益的经验。该项目的实施和推广应用开辟了兼顾环保和节能的烟气脱硫新途径,对实现我国SO2减排目标,实现环保产业的可持续发展乃至建设资源节约型、环境友好型社会都具有极其重大的意义。该成果获得了2006年国家环保总局环境保护科学技术一等奖并被提名申报2007年国家技术发明奖。
    此外通过OI2-WFGD技术的成功开发,我们还作为主要执笔人参与制定了《火电厂脱硫工程技术规范 石灰石/石灰—石膏法》(HJ/T 179-2005)等13个国家和行业标准,积极参加行业学会技术交流,在全国培训班讲授脱硫技术课程,担任东南大学兼职教授等,并与南京理工大学合建了江苏省电厂废气治理工程技术研究中心,加强共性技术研究,推动行业进步;以第一作者出版专著《火电厂烟气脱硫系统设计、建造及运行》、《电厂烟气脱硫设备及运行》、《火电厂烟气脱硝技术及工程应用》等3本专著,发表论文50余篇。在技术开发的同时取得了突出的学术成果。
 三、OI2-WFGD烟气脱硫技术推广应用情况
    2006年本技术实现销售收入89501万元,较05年增长83.9%,2007年销售收入预计将达10亿元;2006年利税总额达10983万元。至今已签订火电厂烟气脱硫装置合同总额超过30亿元人民币。据国家发改委环资司06年对行业销售额和投产业绩排名显示,本技术合同总额位居全国第7名,装置投产业绩位居全国第3名。
    烟气脱硫技术其工程形态为大型的系统集成和成套装置,涉及到的外围设备、专用设备以及工程建设施工量巨大,产业链长,涉及到专用环保设备制造、机械设备制造业以及建筑业等大量的上下游企业。江苏省作为环保产业大省集中了烟气脱硫领域和环保通用设备制造领域的大量企业,本技术在推广应用过程中,基于江苏省环保设备制造业的技术实力和地缘优势,在设备采购和施工建设分包中注重对本省的环保制造业和对施工建设单位的倾斜,通过经济手段提升本省相关环保制造业整体效益,促进本省相关环保制造业的发展。
    同时积极与本省的环保设备制造企业联合开发脱硫相关设备和核心部件,例如在本技术承接的数十亿元合同中,设备的50%以上在江苏省制造;同时与镇江华东电力设备制造厂、无锡华通环保设备有限公司合作开发生产烟气挡板门,与宜兴市宙斯泵业有限公司合作开发生产新型浆液喷嘴,与常州市海鹏防腐设备有限公司合作开发生产除雾器,与连云港中复连众复合材料集团有限公司合作开发生产FRP喷淋管等。有利于提升本省环保产业的技术水平,对本省环保产业的技术进步和市场竞争力的提升起到了良好的推动作用。
四、技术推广过程中的思考
    目前OI2自主技术的推广应用方面取得了很大的成绩,市场份额显著提升,效益和利税显著增长。但作为自主技术不可否认的是目前在市场上仍然处于受压地位。目前存在有自主技术不用,过分依赖国外技术,自主技术常常在竞争中难以获得平等的国民待遇。典型的案例是在自主技术已获国家认可并得到国家和省市各级政府积极支持的情况下在工程项目招投标过程中仍出现了针对自主技术的不平等待遇和种种限制。在项目招标文件中往往出现“指定要国外技术的条款(招标文件对国内自主知识产权的限制)”。
    例如某些招标文件出现“与国外具有相应业绩的厂商具有技术合作或技术转让或技术支持的关系。国外技术合作方或转让方或支持方的资质应符合相应要求。且投标人须提供与技术合作方或转让方或支持方针对本工程的合作协议或技术担保书。”
    另有在招标文件中出现“脱硫岛采用国外核心技术,其核心技术及性能参数必须由国外合作商负责担保,并出具担保书。”以及“投标人应使用国外有丰富经验和业绩的公司的脱硫核心技术,并作为其技术支持方。” “资格预审必要合格条件标准——具有国际著名脱硫工程商转让的石灰石-石膏湿法脱硫技术(转让证书,设计人员培训证书等)”等歧视性要求。
对于脱硝项目的投标也出现过如“为确保脱硝装置的质量及工程投运后的可靠性,对脱硝装置的核心技术,应由提供核心技术的外商负责担保,并出具担保书。等歧视性条款。
    以上种种均对自主技术的平等市场地位和竞争造成了巨大的压力,不利于我国自主技术的发展和原始创新的取得。对于培养国内优秀环保技术开发团队,提高国内环保科技创新水平是不利的。
    以江苏省的烟气脱硫市场为例,本技术作为重点环保技术有政府各级部门的大力支持,在我省的烟气脱硫市场中,本技术的市场份额占16.8%,与本技术所获得的技术评价和技术地位以及政府主管部门对本技术的支持是不完全匹配的,同时也与本技术实施单位位于江苏省这一地理优势地位是不完全相符的,在此热切期望政府对存在的种种歧视自主技术的做法加以限制,对自主创新技术的推广应用加以支持和鼓励,为自主技术的发展营造一个公平和谐的市场环境。
五、展望
    SO2的减排总量和单位GDP能耗降耗为第十一个五年规划两项重要的约束性指标,明确提出了到2010年全国SO2排放总量要比"十五"期末降低10%的目标,考虑到因经济发展引发的增量,预计"十一五"期间共需减排SO2约1200万吨,主要措施是实施烟气脱硫,需新增和改造脱硫机组容量达到2亿千瓦,需投入建设资金达到342亿元人民币,市场容量巨大。“十一五”期间,随着现有机组脱硫改造的展开和新建机组脱硫设施,烟气脱硫将保持巨大需求。兼顾节能与环保的OI2-WFGD-II的技术市场应用前景十分广阔。
    与此同时,目前各大发电集团在新上机组中也逐步推进烟气脱硝工程,以提前应对国家未来对氮氧化物排放的控制,这又形成了一个巨大的新的环保产业利润增长点。针对这一良好的市场前景,OI2技术研究团队开展了OI2-SCR烟气脱硝技术的开发工作,已取得了阶段性的成果,OI2-SCR烟气脱硝技术一已成功应用于国华太仓电厂2×600MW机组脱硝示范工程中,目前技术正在进行深度开发工作,希望继续得到省、市政府在政策和资金投入上的大力支持。
    在烟气脱硫脱硝领域,充分发挥江苏省环保产业和制造业大省的优势地位,同时通过本项目烟气脱硫脱硝技术的推广应用,充分发挥其产业带动作用,将为江苏省环保产业和制造业营造一个新的、稳定的利润增长点,为江苏省的经济发展提供强劲的动力。
    在省、市各级政府的积极支持下,在市场竞争环境日益规范下,在大型火电机组烟气脱硫核心技术OI2-WFGD/OI2-WFGD-II成功应用的基础上,开发团队将进一步运用OI2开发模式向上位拓展,将OI2开发模式运用到相关过程工业系统的开发上,响应国策开发环境友好型环保技术,加快如烟气脱硝、水务、风电、新能源、新材料等领域的拓展;同时借鉴OI2开发模式在石化、电力等领域开发具有自主知识产权的化工过程工艺包,以OI2模式的自主创新为江苏/南京 “化工名城”强势产业的再提升做出自己的贡献。将一如既往低成本、高起点地在关系国计民生的过程工业领域开发出具有时代特征、贴合中国国情的自主知识产权核心技术,超越先进国家的核心技术壁垒及知识产权陷阱,为增强综合国力,提高我国在国际社会中的地位而努力。

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