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,以更主动的姿态、更大胆的突破、更自觉的奉献“干在实处,走在前列”,为祖国生态环境治理与环保事业的长足发展,贡献一名杰出工程师的智慧和力量!

徐海涛,1977年出生,博士,研究员级高级工程师,现任南京杰科丰环保技术装备研究院院长,南京工业大学环境科学与工程学院副院长、教授,扬子江生态文明创新中心工业烟气治理与资源化研究所所长。

从业17年来,他一直奋斗在科研一线,始终致力于工业烟气脱硫、脱硝成套关键技术和装备的开发及工程应用,先后主持完成国家863、省重大等科研项目,获授权发明专利40余件,制定国家标准2项,行业标准10项,研究成果获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖10余项,获得中国产学研合作创新奖、中国发明协会发明创业人物奖等荣誉。

徐海涛不仅在工业烟气治理技术研发上取得了卓越的成绩,助力我国工业烟气治理技术走出了“无—有—优—精”的发展之路,还在科研成果转化与推广模式构建方面进行了积极探索,为有效解决成果转化“最后一公里”难题提供了有益借鉴。多年来,他日夜兼程,攻坚克难,不以困难为断点,不以成就为终点,始终以习近平总书记新时代中国特色社会主义思想为指引,践行“绿水青山就是金山银山”的生态文明思想,牢记建设美丽中国的时代使命,用新时代环保铁军精神,努力打好蓝天保卫战,以创新技术与成果切实守卫蓝天碧水。

 

敢于创新,开创烟气治理新纪元

减排量,国民经济和社会发展的约束性指标之一,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,然而长期以来,我国烟气脱硫、脱硝技术是靠从国外引进而来,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。

1、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)。这一模式的特别之处在于,它是将工程系统论思维和其他行业最新技术引入了环保领域,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,进行相关环保技术的研发。

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,我国第一个采用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,上述成果获得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”。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,装置一次投运合格率100%,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。

2、拓展,从有到优

2009年3月,北京顺义城北供热中心,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,成功拓展应用到了供热锅炉烟气治理中。

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、地处城区甚至商业中心、负荷波动剧烈等特征,治理难度巨大。SCR虽然是有效治理手段,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的喷氨精准快速调控系统,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。

这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。此后,他又成功将技术应用于垃圾焚烧、钢铁烧结、危废处置等非电行业领域,实现了工业烟气治理技术的“从有到优”,又于2013、2020年先后两次获得国家环境保护科学技术奖。

3、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,工业烟气治理领域亦是如此。

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。而另一方面,我国的硫磺对外依存度高达60%,烟气中的硫也是一种资源,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、焦亚硫酸钠工艺。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,他领导建成了东海、凤宝、德龙、莱钢等合计10万吨/年副产焦亚硫酸钠装置,开发了工业烟气SO2碳热还原制硫磺、脱硫石膏硫热分解制SO2工艺包,为工业烟气中硫的高值化利用探索了新途径,获得中国发明协会发明创业成果一等奖。

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%。

截至目前,系列技术成果已成功推广至苏源环保(现中建中环)、中钢天澄、泛亚环保、卫东科技、西山环保等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,取得了显著的经济和社会效益,大幅提升了我国烟气脱硫脱硝的整体技术水平。

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。

 

甘于担当,守护第二战线新征程

2019年12月,一场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情打乱了经济发展和民众生活的节奏。

在武汉这个核心抗疫“第一战场”上,数十家定点医院、十多家方舱医院里,伴随抢救工作的昼夜开展,带有强感染性、容易引发二次污染的医疗废物也在不断产生。这些“带毒”的医疗废物,如果得不到及时、安全、有效处置,就可能危及不特定人群的健康安全。

大年三十,徐海涛团队临危受命,紧急改造用于武汉医疗废物处置的方舱。时间紧任务急,他深知完成这项任务难上加难,但却一口答应。一起研发的同事劝他该说明实情,免于责任。他笑笑没有说话,只在心底默默鼓舞自己:“这一次背水一战,只许成不许败。奋战在‘第一战场’的医务工作者都没有回头,我有什么理由给自己留后路,必须打赢‘第二战场’这一仗,为最美逆行者提供有力保障。”

徐海涛心里也有底,之前“高原高寒地区灾害现场安置装备关键技术与装备研究及应用示范”项目攻关,及2003年“非典”医疗废物应急处置中积累了不少经验和成果。再结合船用焚烧炉相关技术,年三十接到任务,初八便研发改造好了产品。经验和技术积累是他的利剑,团队协作是他的铠甲,八天奋战夜以继日,他们在这场“疫情大考”中交出了出色的答卷。6套医疗废物处置方舱被运往武汉,分别“坚守”在火神山医院、江夏区、黄陂区和新洲区医疗废物处置点,共处置医疗废物50余吨,为前线医务工作提供了坚实的保障。

作为科研人员,不仅希望能将成果带到前线,更希望自己也在“战疫”前线。尽管由于出行审批手续等原因,没能亲自去成武汉。“这次任务也用最直接的方式检验了团队长期积累的技术能力。平战结合,宁可备而不用,不可用而不备,对重大疫情应对如此,对技术研发迭代创新亦是如此。”徐海涛总结,设定一个高目标就等于达到了目标的一部分。

同时,他更加坚定,在国家遇到难题的时候,要勇于担当,迎难而上。他说,作为新时代的知识分子,应该勇担时代使命,将爱国之情、报国之志融入中华民族伟大复兴的事业之中,做永不停歇的奋斗者。

 

善于挑战,探索成果转化新路径

创新成果从实验室到成熟产品的过程常被称为“死亡之谷”。长久以来,由于“故步自封”缺乏与外界的密切联系,技术创新缺乏与产业需求之间的“呼应”和“互动”,我国高校的不少科研成果自诞生之日起就便束之高阁。这也是我国科技成果转化率长期偏低的重要原因之一。

徐海涛认为科技成果转化不顺,本质上是因为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。在此背景下,徐海涛于2018年联合南京工业大学、江宁开发区管委会和社会资本方共同创建了南京杰科丰环保技术装备研究院,并出任院长。

该研究院是一家公司制独立法人新型研发机构,施行的是由徐海涛提出的OI2微创新生态模式,与技术研发模式不同的是,这里的OI2指的是开放(Open)、创新(Innovation)、激励(Incentive)。通过开放的思维,创新的手段,金融的激励,将“政产学研金介用”等各种要素集成于组织内部,降低交易成本,并实现创新链条的全覆盖,与之前做完科研然后向企业技术转移的模式相比具有更高的转化效率和成功概率。

徐海涛介绍,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企业孵化育成模式,才是疏通从科研到市场“任督二脉”的关键一着。作为一家高校背景的新型研发机构,徐海涛深知研究院的优势在科研能力,这也是研究院寻求差异化发展的最好突破口。

目前,研究院已经汇集了一支在业内较有影响力的专家团队,建成了大气污染控制、土壤及地下水修复、环境功能材料、环境监测及大数据四个研究所,可为研究院提供持续不断的创新动力。2018年,研究院还与加拿大、韩国相关技术转移机构建立了战略合作,同时已着手在加拿大、瑞典打造海外创新中心。他们提出了技术创新“三分之一”法则,“我们的技术创新将来自三方面,除南京工业大学、海外创新中心外,还有三分之一由研究院在发展中根据市场需求研发。”

为弥补管理上的“短板”,研究院特别设立了导师、职业经理人制度,聘请央企、上市公司高管和财务、法律、知识产权等方面专家,共同为孵化企业指点迷津,保驾护航。

目前,研究院已取得一系列阶段性成果——已申请专利83件,形成了“一个产业、两个维度、三分之一法则、四个一促进五个化”的成果孵化育成模式,成立2年来累计孵化企业30多家,其中有3家企业入选创业南京高层次人才项目,5家企业入选省高新技术企业培育库,1家企业通过国家高新技术企业认定。研究院连续两年(2018、2019年)获得南京市优秀新型研发机构,被中新网、新华社、人民网、新华日报、南京日报等主流媒体广泛报道。

融资难,对接难,落地难……杰科丰研究院的发展模式,或许可以为这“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。

多年来,在我国空气质量持续改善、天空越发湛蓝的同时,徐海涛的事业舞台也变得越来越广阔,逐步完成了从“自主技术创新先锋”到“成果产业化落地推手”的身份“延伸”。

 

回顾17年的历程,徐海涛说,最欣慰的是看到了我国空气质量的持续改善,在优良天数和PM2.5浓度的“一升一降”之间,老百姓的蓝天“幸福感”和“获得感”明显增强。不过,他清楚这是一项持久战,还远未到鸣金收兵的时候。当前环保压力依然巨大,特别在经济下行压力之下,部分地方又存在放松环境监管的风险。徐海涛表示经济和环境效益兼具的创新技术,是打破这一尴尬局面最好的方式。

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,以更主动的姿态、更大胆的突破、更自觉的奉献“干在实处,走在前列”,为祖国生态环境治理与环保事业的长足发展,贡献一名杰出工程师的智慧和力量!