科技创新 环保卫士
2016-04-17刘丹
刘丹
近年来,随着我国经济的快速发展,重金属行业进入高速发展期。由于在开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞,镉、钴、砷等进入大气、水体和土壤中,并在环境中长期积累,污染事件时有发生,导致部分地区生态环境呈现恶化趋势。为促进我国重金属污染物检测能力全面提升,推动环境监测技术和环境科学研究等前沿领域的发展,韩占恒负责的研发团队承担了烟气/大气汞在线监测系统研制与产业化课题。该课题的创新科研成果为国家环保事业做出了巨大贡献,并且产生了良好的经济效益和社会效益。
团结一心,共创辉煌
韩占恒2007年毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院,毕业后工作于国家海洋技术中心(天津),从事海水营养盐分析仪产品开发工作,后就职于北京雪迪龙科技股份有限公司,任研发中心结构室主任,担任项目经理,先后负责开发产品包括移动式燃机尾气在线监测系统、标准气发生器、大气汞在线监测系统等;负责或参与过国家重大仪器专项、北京市“十百千”重大专项、北京市科技计划等课题,他还是昌平区英才奖获得者。在国内核心期刊发表论文4篇,提交专利申请近40项,其中发明20项,授权近10项。
韩占恒的研发团队共12人,全部为硕士以上学历,博士学历3人,涉及专业包括精密仪器仪表、分析化学、机械设计、电气工程、软件开发、工业设计等,且均在仪表行业工作3年以上,经验丰富。项目组有公司工作40余年高级工程师为技术顾问,严格把控技术方案的可行性。
创新成果,良好效益
2012年,该科研团队承担了重大仪器专项《重点防控重金属汞、铬、铅、镉、砷便携/车载/在线监测仪器开发与应用示范》之任务二《基于差分吸收光谱技术的大气/烟气汞在线监测关键设备研制与产业化》,目前已完成项目任务,开发出完全具有自主知识产权的以下产品:
1.烟气汞在线监测系统,核心技术为多次反射长光程气室与紫外差分吸收光谱技术,保证了仪器的低检出限和强抗干扰性,检出限可达0.05ug/m3,其他指标达到国际同类产品水平。该产品申请专利8项,其中发明4项,发表论文1篇。
2.大气汞在线监测系统,核心技术为双路富集解吸控制方法及长光程差分吸收光谱技术,系统检出限为1ng/m3。该产品申请专利8项,其中发明4项,发表论文1篇。
3.汞标准气发生器,核心技术为气、液动态比例稀释法发生标准气体。该装置可稀释常规标准气体,也可发生非常规标准气体,如H2O,NH3,HF, HCl,HgCl2及元素汞標准气。该产品申请专利4项,其中发明3项,发表论文1篇。
烟气汞在线监测系统也已试用于电厂及垃圾焚烧厂废气监测,运行正常,足以满足目前国家环保监测需求。汞在线监测技术及汞标准气发生技术均为公司专有技术,围绕该课题公司共申请专利20余项,发表论文3篇,并参与起草了固定污染源烟气汞在线监测系统技术规范。
韩占恒提到,环境空气气态汞在线监测系统是利用汞富集解吸与冷原子吸收光谱法相结合测量的原理,对环境空气中的重金属气态汞进行在线监测的一套设备。系统设计中两大核心单元汞富集解吸器和汞分析仪在系统设计中起着至关重要的作用。汞富集解吸器中采用双路富集管交替工作设计,有效缩短富集测量周期,也可比对两个富集管的富集解吸效率;汞分析仪采用冷原子吸收法测量原理,差分长光程气路结构设计,保证高灵敏度和强干扰性。系统标定采用内标法,即对汞分析仪传感器进行零点和量程标定,并不是直接用纳克级标气对整个系统进行标定。通过实验证明,该系统及标定方法能够有效满足实际环境空气中气态总汞浓度监测。从结构上看,该监测系统整体集成于19寸标准机柜,其中包括取样头、惰性取样管线、预处理部件、汞富集解吸器、汞分析仪、样气取样单元、测量气供气单元、PLC控制单元、工控机数据采集存储单元等。取样头设计符合环境空气质量自动监测技术规范要求;取样管线采用惰性材料管,聚四氟乙烯管或PFA管;预处理部件包括除尘、除水等功能部件;汞富集解吸器用于定时定流量采样富集、定时解吸、定时定流量载气推入汞分析仪;汞分析仪用于测量通入气体实时浓度,计算一定时间内被测气体中汞总量;样气取样单元由取样泵、过滤器、除水器等组成,用于取样及对样气进行预处理;测量气供气单元由取样泵、除水器、过滤器、净化器等组成,用于汞测量阶段提供零气;PLC控制单元用于采集系统部件的报警信号、操作按键的收发响应及汞浓度值数据采集传输等;工控机数据采集存储单元用于显示系统流程、数据、报表、数据存储等。
该产品的成功开发,能够有效打破该领域国外技术垄断和价格垄断,提高国产仪器设备的技术竞争力,降低国外产品价格。以烟气汞在线监测系统为例,美国热电单套设备价格为250万人民币,且每年运营维护费用为30~50万人民币,而公司开发系统价格为100万人民币左右,每年运营维护费在10万元以内,价格相差达60%。基于未来几年国家对汞在线监测系统需求,以每年100套计,公司每年可产生经济效益1亿元人民币;围绕该产品公司会建立整套产品生产线,新增加工作岗位10~20人,可创造更多的就业机会,产生良好的社会效益。