创新是清华产业发展的基础和精神灵魂。改革创新促成了清华产业近年来的快速发展。
为弘扬科技创新精神,传播科技创新文化,营造鼓励创新的氛围,清华控股与新华社、中国经济信息社、北京中心主办、紫光集团承办了“清华产业2016年度十大创新项目”评选活动,评选结果于2017年4月底公布。现在,“清华产业创新密码”栏目重金推出,揭开项目的创新密码,挖掘项目的创新价值,讲述项目背后的故事。
行业创新项目榜单之五大节能环保项目
机动车尾气垂直遥测设备(诚志宝龙)
水环境安全预警溯源网(辰安科技)
华电国际十里泉电厂2600MW超超临界机组项目脱硫系统(同方环境)
武汉金口垃圾填埋场生态修复工程一标段(郭桓清华)
北京2016农村煤改清洁能源项目(任寰同方)
以上五大节能环保项目入选“清华产业2016年度行业创新项目榜单”。
用“黑科技”改变世界,给我们带来更好的生活环境,不再是科学幻想。
在武汉,曾经有一个占地约40万平方米的金口垃圾填埋场。它于1989年开业,2005年关闭。经过16年的运营,金口一度成为武汉最大的垃圾填埋场。填埋场占地约600亩,垃圾总量约503万立方米,比5个水立方还大。
金口垃圾填埋场是一个简单的垃圾填埋场,已经被掩埋多年。由于垃圾填埋气和渗滤液没有得到处理,大量垃圾被雨水冲走,露出地表,使周围的空气和水充满酸味、臭味,充满蚊蝇,逐渐成为影响武汉整个城市环境的污染源。
臭气熏天的垃圾场能否改造成一个鸟语花香的园博园?2012年5月,武汉申博时提出了这一创意,得到了组委会全体9位评委的认可和支持。
问题来了:这么大规模的垃圾场,如果自然退化,至少需要30年,如果完全挖掘,成本高达10亿元。从申奥成功到世博会开幕,武汉只用了三年时间,就把这块地变成了“宝地”,成为了合格的建设用地。
到目前为止,该项目是世界上最大的老垃圾填埋场好氧生态修复工程,由于修复过程难度大,对修复效果要求高,在同类工程中非常少见。再加上时间要求紧迫,当时甚至被很多人认为是“不可能完成的任务”。
然而,这个问题最终被中国公司克服了,他们用了不到两年的时间才成为现实。
如今,金口已经变成了城市的绿肺,可以看山看水。武汉也借此机会从巴黎赢回C40城市气候领袖奖最佳固体废物处理奖,成为武汉在气候变化领域的首个国际奖项。
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武汉金口垃圾填埋场改造后的武汉园博园
这个工程的幕后英雄之一,就是清华控股成员企业国环清华。他们采用先进的好氧生态修复技术治理属于污染严重的非稳定区,让金口垃圾填埋场摇身一变,成为了绿树如茵、花团锦簇的武汉园博园。
这样的例子,在清华产业中只是冰山一角。在环保产业的各个细分领域,几乎都留下了清华产业的身影,而且其中不乏行业翘楚。
黑科技:环保组合拳保碧水蓝天
大气污染、水环境污染、垃圾处理是中国的三大环境问题,又因为和我们的生活息息相关,所以格外受到关注。
在清华产业中,不仅有能够化腐朽为神奇的国环清华,可以在短时间内利用最适宜的技术,让大面积的垃圾填埋场摇身一变成为“城市名片”的园林景观,同样,也有在治理大气污染和水环境污染中有着不菲表现的企业。
比如诚志宝龙,他们的产品就像“火眼金睛”,能够用不到一秒的速度,“抓住”行驶中的尾气排放超标的机动车,对于大气污染的治理功不可没。
机动车尾气立式遥测设备原理示意图
这家2004年成立的公司,多年来一门心思扑在机动车尾气遥感检测上,如今已成为该领域的领头羊,是国家行业标准的制定者,拥有多项核心技术和专利技术。
2016年,诚志宝龙又成功研发了机动车尾气立式遥测设备,填补了国内乃至全球立式遥测技术的空白,以一己之力提升了我国机动车尾气检测技术的水平。
在此之前,这个检测项目主要通过固定式水平遥测设备和水平移动遥测设备进行,虽然一天可以捕捉2000多辆车,是传统路检20倍,但要么占据车道,影响交通流量,要么受限于不能同时进行多车道检测,始终存在令人头疼的不足。
而立式遥测设备则完美解决了这个难题,它将光源与主机接收单元都安装在龙门架上,地面上铺设回归反射材料,可以对行驶中的机动车进行实时检测,不占用车道,不影响交通,设备的维护成本也大大降低。
除了超标排放的汽车尾气,煤炭在燃烧时释放出来的有害气体,也是大气污染的重要元凶之一。而在清华产业中,有两家公司,用不同的方式,有效改善了煤炭燃烧带来的污染。
他们分别是同方环境和同方人环。
同方环境自主研发的多效耦合双塔双循环烟气脱硫系统,不仅可以实现高效烟气脱硫,还可以有效脱除烟气中的PM2.5等细颗粒物,并且相对于传统技术可节能33%。高效脱硫及协同除尘装置安装在烟气入口和第一层喷淋层之间,优化流场,设备表面会形成持液层,夹带粉尘的烟气通过持液层后,有效去除粉尘和二氧化硫,使整套吸收系统的脱硫效率大于99%,除尘效率大于90%,实现烟气的超低排放。
华电国际十里泉发电厂“上大压小”2×600MW级超超临界机组工程脱硫系统
该技术应用于华电国际十里泉发电厂“上大压小”2×600MW级超超临界机组工程,二氧化硫排放浓度小于35mg/Nm ,烟尘排放浓度小于5 mg/Nm,实现年减排二氧化硫和烟尘排放量分别为152424吨、491吨,节能效果显著,整体效果明显。
截至目前,同方环境累计承建燃煤电厂超低排放工程69个,合计140台套,工程业绩位于行业前列,为我国燃煤污染治理、电厂节能减排做出了重要贡献。
而作为热泵领域的先行者,同方人环则用20多年的研究成果积累,在节能减排方面做出了不俗的成绩,为国家提出的“电力替代燃煤,改善区域空气质量”,提供了有力可靠的技术支撑。
北京密云司马台新村热泵采暖项目
比如,在北京地区400个村的农村“煤改电”清洁能源改造工作中,同方人环就成为2016年度中标最多的企业,一共有近13000台热泵机组投入使用,为10000余户居民提供冬季供暖保障。经过一个冬季的使用,从村民使用效果,到系统的节能、减排效果均超过预期。
与人民群众的生活紧密相关的,还有水环境的安全。
在水环境安全方面,清华产业也有另外一双“火眼金睛”:辰安科技的“水环境安全溯源网”不仅可以检测到水质异常,而且可以精准定位到超标排放企业。
水环境安全预警溯源仪的生产车间
不同企业的污水都有不同的“水质特征指纹”,只要事先对不同企业的污水进行采样,建立水质特征指纹数据库,当在污水排放检测口发现水质指标异常时,就可以利用水质特征指纹识别技术,和数据库中的水质指纹进行对比,判断水体受到了哪种污水的污染,乃至锁定超标排放企业。
除了定位偷排企业,“水环境安全溯源网”还可实现多尺度溯源。帮助环保部门判断出造成当前水污染的到底是生活污水还是工业污水,污染来自哪个区域、哪个单位,是从哪个途径进入水体的,面源贡献有多大等等,为管理者提供污染治理的关键信息和决策依据,从而帮助环保部门,进行更有效、更有针对性的监管治理。
深圳卫视报道水环境安全溯源网
对此,一位环保部门负责人曾感慨道,在没有“水环境安全溯源网”之前,环保部门跟水污染的斗争只有“小米加步枪”,现在终于有了自己的“大炮”。
研发路:十年磨一剑
纵观以上这些企业,它们的骄人成绩,都是以多年的技术和努力为基石。
有的项目是庞杂的系统性工程,涉及环节多,专业面广。比如国环清华的金口垃圾填埋场生态修复工程和辰安科技的“水环境安全溯源网”面临的都是这样的难题。
国环清华的“好氧生态修复技术”,利用鼓风机把新鲜空气注入垃圾堆体深处,使垃圾中的有机物与氧气产生反应后加快降解速度,都是地底下的反应,技术本来就有难度,加之,金口垃圾填埋场修复工程需要在修复治理的同时进行园博园建设的上层作业,还要接待游客参观,所有管线和监测探头都埋在地下,这些都极大地增加了设计和修复的难度。
武汉金口垃圾填埋场生态修复工程现场
为了保证修复治理万无一失,科研技术人员长期守在项目现场,以随时解决治理过程中出现的各种问题,仅用了不到2年时间就完成了修复治理,达到预期效果,消除了环境污染,使得垃圾填埋场实现了稳定化,成功作为园博园建设用地。
而辰安科技的“水环境安全溯源网”除了需要引进三维荧光水质指纹技术外,还需要各种相关新监测技术产品进行集成创新,还必须联合当地最熟悉情况的专业人士、管理部门,共同会诊把脉制定方案,发挥合力务实落地。
有的项目是首创,过去没有先例,全世界都没有可以借鉴的成功经验,只能自己摸索。
比如诚志宝龙的机动车尾气立式遥感设备,需要攻关的一个最大难题,就是它需要找到适合微弱信号的探测器。这个器件极其关键,决定了整个项目成功与否,但是没有任何现成的标准器件可以使用,应用电路、滤光片等等也需要重新设计。
机动车尾气立式遥测设备原理示意图
2015年,整个团队为了能找到合适的探测器,同可接触的每一家器件公司都取得了联系,从国内到美国、德国、西班牙、荷兰等国家,行业内知名的公司全部都找遍了,却依然没有进展。虽然有些公司一开始愿意根据诚志宝龙的需求,对原有的探测器进行修改,但评估后发现持续研发投入非常大,最后都选择了放弃,导致项目再度陷入僵局。
直到2016年初,“山穷水尽疑无路”时,在诚志股份的支持与协调下,宝龙才与一家供应商共同合作深入研发,最终突破难关。
打通产学研:环保“中坚力量”的创新之源
在行业内,很多人都在思考的一个问题是,为什么清华产业中的环保工程和产品能够做到技术创新层出不穷,成为环保产业的中坚力量呢?
这些公司能够不断开出创新之果,除了各自的特殊性之外,还存在一些普遍的共性。
企业多年的技术积累,以及自身对技术的热情和专注,与大学的产学研合作模式,以及国家出台的一系列环保相关的重磅政策,这些都不断助推清华控股环保产业迅猛发展。
不论是辰安科技、国环清华,还是诚志宝龙、同方人环、同方环境,其项目成功都离不开多年的技术积累,即使在垂直领域内已经领先,依旧在技术研发上不敢懈怠。
项目的过程中,无一不是经历了无数次的讨论,一轮又一轮的方案设计尝试,整个团队齐心协力,没日没夜地研究,这些才让不可能成为了可能。
“我们和清华大学的产学研合作已经进行了十多年,整个流程已经走得很顺利了”,辰安科技市场总监彭辉说。
不只是辰安科技,对于同方人环等等也是一样,他们走过的历程,是产学研一体化发展模式的成功案例。这样一套在实践中摸索出来的模式,把创新链与产业链紧紧融合在一起,实现了从实验室到“经济主战场”的快速转化。
因为环保行业的特殊性,如果要真正发展,走出实验室,离不开政策的支持和政府部门的协调,比如辰安科技的“水环境安全溯源网”作为系统性的工程,除了需要政策上的支持外,还得依靠各个政府部门共同协助。
近几年,国家对环保产业重视程度正不断提升。据不完全统计,2016年12月《“十三五”生态环境保护规划》发布以来,国务院和各部委印发的完善环境保护顶层设计的文件多达40余个,涉及健全法律和标准体系、监管机制改革等各方面。在此前,更有“大气十条”、“水十条”、“土十条”等环保政策接踵出台。
这一系列的环保政策,让清华控股的环保产业能够借着政策的东风,打通一条条从实验室到市场的通路,让技术成果转化顺利落地。