壮丽70年|赛普瑞德：这就是节能减排新方向

这就是节能减排新方向！

青岛赛普瑞德分离技术有限公司推出煤电、油气、多晶硅领域改造“黑科技”

中国电力新闻网 记者 邓卓昆

青岛特钢自备电厂完成锅炉烟气深度除尘项目改造后，机组烟尘排放降低至2.67毫克/立方米，每年减少264吨酸性雾滴排放，环保效益突出。宋光明 摄

赛普瑞德分离技术有限公司（以下简称“赛普瑞德公司”）的名字取自英文单词Separation，名字饱含着企业创建者彭维明对分离技术的执着与钟爱。近年来，为了把业务做大、做优、做强，赛普瑞德公司也从燃煤电厂延伸至多晶硅、煤化工、石油等非电领域，彭维明的多相流分离技术如同拥有“独门秘籍”的武林高手，面对不同的领域、不同的问题、不同的工况，以其独有、低成本、高效率的方法“一招鲜吃遍天”。

壮丽70年，煤炭、石油、天然气等传统化石能源为我国经济发展腾飞插上了动力充沛的翅膀，功不可没；辉煌70年，化石能源结构持续优化升级，尖端技术不断涌现，清洁、低碳、高效转型升级之路，任重而道远。

如今，一场由颠覆性技术创新引领的技改热潮正在席卷全国，成为燃煤发电技术发展的新方向，为新中国成立70周年献上一份特殊的贺礼。

“实现了清洁高效利用的煤炭就是清洁能源，从产业链角度建议，煤炭发展要由要素驱动为主向科技驱动方式转变，燃煤发电由局部领先向整体节能环保转变。”9月5日，中国工程院院士谢克昌在陕西西安举办的“2019中国国际煤化工发展论坛”上说。

英雄所见略同。“挑战效率的极限、追求更低的排放是我们能源科研一线工作者的中国梦，从煤电用煤的入口──锅炉制粉系统入手，紧抓煤电‘口粮’这一关键环节，让煤粉更细、更均匀，这一看似简单的小技改也能产生巨大的环保、经济效益。”国家特聘专家、青岛赛普瑞德分离技术有限公司董事长、博士彭维明如是说。9月19日，第三届中国能源产业发展年会在京召开，彭维明提到的“小技改”──高效多相流分离技术获评能源产业“十大能源装备创新技术/产品”。

求变

发展多年的煤电还有“黑科技”？

以一台66万千瓦机组为例，年可节省煤炭7000吨以上，年可节约成本450万元，年可减排二氧化碳1.8万吨、氮氧化物5700吨，制粉系统最大出力提升11吨/小时，相同工况下，制粉出力提升的同时，煤粉细度明显下降，突破了以往出力与细度无法统一的弊端……

这一串引人瞩目的成绩单来自湖南华电长沙电厂，该厂于2014年12月针对锅炉制粉系统做了一项“科技树点满”的“小手术”，而这一手术的“操刀医师”正是时任中国华电集团科学技术研究总院（以下简称“华电科研总院”）副院长的彭维明。

2013~2014年，基于常规路线的超低排放改造工程在全国范围内如火如荼地展开，而华电科研总院却敢当第一个吃螃蟹的人，他们选择在河北华电鹿华热电厂、长沙电厂等进行试点项目。基于彭维明所掌握的“黑科技”──多相流分离技术，针对电厂制粉系统分离器进行研发设计改造，提高制粉系统出力和分离器效率，进而提高锅炉效率，实现“超低排放+超低能耗”的目标。

近年来，我国电厂入炉煤质呈逐年下滑趋势，热值降低、灰分升高、煤质难燃尽成为制约锅炉效率和电厂效益提升的重点难题。在这一背景下，鹿华热电、长沙电厂两大试点项目得到了中国华电集团有限公司的高度重视，也得到了北京市科学技术委员会的大力支持，项目同时被列为北京市重大科技专项和华电集团重大科技项目。2015年，时任华电集团分管科技工作的副总经理邓建玲更称其为“华电集团践行‘超低能耗、超低排放’战略的典型案例”。在他的支持下，彭维明的多相流分离技术走进了华电、走向了全国。

鹿华热电装机容量2×33万千瓦，燃用无烟煤、贫煤等难燃煤种，每台机组配备4套钢球磨煤机制粉系统。国内中储式制粉系统普遍存在煤粉颗粒偏大、排粉机叶轮磨损严重、烟气氮氧化物含量偏高等问题，由于相关领域技术水平的限制使得上述问题难以彻底克服。

而如今，经过长达五六年运行时间的考验和实证，无论是使用中储式制粉系统的鹿华热电，还是使用直吹式双进双出制粉系统的长沙电厂，彭维明引以为豪的“多相流分离技术路线—高效制粉系统”都取得了实实在在的战果──各项运行成本下降、运行稳定性提升、各项环保及经济指标优化，鹿华热电更是以此为契机被认定为华电集团高新技术应用示范基地。

“华电潍坊电厂一台66万千瓦机组完成了制粉改造后，光一次风机的电流就足足降低了50安培！”彭维明兴致勃勃地向记者描述道：“目前，全国燃煤电厂中共有2000多台套细粉分离器在使用，双进双出钢球磨和粗粉分离器估计大约在6000台以上，如果全面推开这套基于分离技术的高效制粉系统，节能减排的效果惊人，我们不妨称之为焕发煤电发展新动能的一剂‘处方药’。”

求实

打开分离技术“潘多拉的盒子”

其实，早在2002年，彭维明的分离技术就已经名声在外，他成功解决了制约分离器发展的瓶颈问题并给荷兰皇家壳牌公司带来了巨大的经济效益。

上世纪末至本世纪初，在石油领域，难以观测到分离装备流场中的漩涡破碎、断裂等现象成了限制旋风分离器分离效率提升的世界级难题。彭维明经过数年的研究，成功打开了“潘多拉的盒子”──他首次发表了分离器内部流场中漩涡断裂演化的研究结果，应用成果获得荷兰皇家壳牌总裁奖、发表11篇SCI论文、完成译著《旋风分离器》，国际旋风分离技术研究发展从此提升至新的高度。

经过最近十几年的发展和完善，如今的多相流分离技术已经广泛应用到燃煤电厂、多晶硅、煤化工和石油化工领域。回国工作后的彭维明也针对燃煤电厂的实际工况，相继推出高效煤粉分离系统、高温除尘器、烟气深度净化器，相当于为燃煤电厂实现“超低排放+超低能耗”开辟了与众不同的途径。

去年9月，利用余热发电的青岛特钢自备电厂生产技术部主任陈伟还在为他们的烟尘排放达不到稳定超低排放而苦恼。尽管已经采取了诸多办法，该厂依然难以稳定满足烟尘低于5毫克/立方米的超低排放要求。陈伟表示：“钢铁企业达标排放是法定责任，超低排放是鼓励导向，对于完成超低排放改造的钢铁企业将加大政策支持力度。”今年4月末，生态环境部、国家发展改革委、工信部等五部门发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，要求80%以上的钢铁企业力争在2025年底前实现包括自备电厂在内的生产全过程超低排放。

“我们选择安装赛普瑞德公司的深度净化器，一方面是投入成本低、施工周期短，另一方面是确实达到了运行能耗低、无二次污染、实现了稳定超低排放的效果，可以说是综合考虑减排效果和投入产出性价比的最佳选择。”陈伟总结道。除了无需额外运行成本实现烟尘指标显著低于5毫克/立方米的同时，深度净化器将原先排入大气中的大量酸性液滴分离出来，有利于解决烟道及烟囱腐蚀和石膏雨的问题。经初步估算，若全国所有湿法脱硫电厂均采用该技术，则每年可将排入大气中的271亿吨酸性液滴捕捉下来，对我国的雾霾问题将起到显著的改善作用。

而针对吃“粗粮”的循环流化床锅炉燃煤电厂，彭维明也为其量身定制了新型CFB锅炉高效旋风分离器，大幅增加旋风分离器的分离效率，提高循环倍率，降低飞灰可燃物含量，提升锅炉运行经济性，并增加循环灰量，有利于控制炉膛温度，同时显著降低烟气的含尘量，减少锅炉受热面磨损同时保护后续设备。

求全

“独门秘籍”各个领域“通吃”

赛普瑞德公司的名字取自英文单词Separation，名字饱含着企业创建者彭维明对分离技术的执着与钟爱。近年来，为了把业务做大、做优、做强，赛普瑞德公司也从燃煤电厂延伸至多晶硅、煤化工、石油等非电领域。彭维明的多相流分离技术如同拥有“独门秘籍”的武林高手，面对不同的领域、不同的问题、不同的工况，以其独有、低成本、高效率的方法“一招鲜吃遍天”。

比如在化石能源领域，当前解决污染多依靠脱硫、脱硝等末端治理手段，应从源头挖掘节能减排潜力。炼油厂催化裂化装置能量回收系统中，第三级旋风分离器（以下简称“三旋”）是其关键设备之一。我国目前的三旋结构基本上都是来自荷兰皇家壳牌公司和美国UOP上个世纪六七十年代的技术，难以解决分离管之间的串气和相互干涉等问题。彭维明先后研发FCC催化裂化高效分离技术、催化剂高效分离回收技术，解决了FCC三旋的各种问题，并于2002年底在法国成功进行了示范应用。

针对多晶硅领域分离器存在的分离效率较低、硅粉逃逸导致后续设备及管路磨损加剧等问题，新型高效冷氢化旋风分离器应运而生。在首个应用项目──四川永祥股份有限公司改造示范项目中，多晶硅生产线经过全新的设计和改造，大幅降低了冷氢化反应器的硅粉单耗，每小时大概节省60～90千克硅粉损耗，同时极大减少后续文丘里洗涤器的处理压力，降低后续设备及管路的磨损，延长设备使用寿命，提升系统安全运行的稳定性和经济性。

“距离已经消失，要么创新、要么死亡。”当分离器这项过去被众人忽略或轻视的“黑科技”走进电力能源领域，它从底层物理机制出发，履行追求极致“清洁、低碳、高效”的信条，掀起一场求变、求实、求全的“能源技术革命”。

分离技术专家彭维明

邓卓昆

2016年8月30日，彭维明受邀参加“火电超低排放系统与清洁生产”技术论坛。宋光明 摄

2018年，彭维明(前排左二)正在与专家学者团一起进行技术访问。宋光明 摄

多相流分离技术及其装备的研究与开发，是一种以多相流体力学为理论基础，是在燃煤电厂、多晶硅、煤化工和石油化工等领域中都极其常见的技术。由于应用范围广、研究难度极高，这项技术的研究及应用得到了全球范围内化学工程、物理科研工作者、大型电力能源企业的高度重视。

在全球都难以突破分离技术发展瓶颈之际，执着的彭维明发现并破解了问题的“源代码”。他把分离技术的理论研究水平推向新的高度，并将这项技术应用于炼油、燃煤电厂、多晶硅等行业，为实现电力能源行业节能减排、捍卫碧水蓝天作出了特殊的贡献。

“被牛顿的苹果砸中绝非偶然”

“为了发现流场中的漩涡破碎、断裂和漩涡不稳定性现象，那段时间除了吃饭和睡觉，我就一直待在实验室、寸步不离地盯着频闪仪，有时甚至半夜睡不着觉就往实验室跑。”彭维明回忆自己钻研技术的那段时光说道。

21世纪初的一年冬天，当时30出头的彭维明快步行走在欧洲最古老的大学之一──荷兰格罗宁根大学的校园里，他每天往返于实验室与教工宿舍“两点一线”，痴迷于多相流分离技术的研究。

彼时，无论是在学术界还是工业界，都正苦于一项长期制约分离技术发展的瓶颈──迟迟无法观察到旋风分离器流场中的漩涡破碎、断裂以及漩涡不稳定性现象。一言以蔽之，只有找到这个“砸中牛顿的苹果”，才能进一步研究探明制约旋风分离设备性能提升的深层物理机制。当时的彭维明并不知道这个“砸中牛顿的苹果”会落到自己头上，更不知道他的研究成果将对国际上分离技术的发展和应用产生长远而深厚的影响。

随后的几年时间里，在荷兰格罗宁根大学化学工程系毕业后，彭维明先后辗转于清华大学工程物理系、挪威卑尔根大学技术物理学院从事博士后研究工作。即便去了不同国度、换了不同身份，彭维明一直不曾把这个久攻不破的难题放下。2003年，他在国际上首次通过实验观察到了前述现象，之后首创性发表了分离器内部流场中漩涡断裂演化的研究结果，实现了多相分离过程核心理论的突破。“我永远难以忘却那个夜晚，找到这个苦苦寻觅的现象后，我顾不上考虑时差，立马给我的同行、老师挨个打电话，将这一重大成果分享给他们。”谈起那一天，彭维明依然兴奋不已。

果不其然，这一研究成果在学术界和业界都引起了巨大反响，相关专业领域的学者纷纷向彭维明取经问道。在彭维明进一步提出高效分离装备设计的全局模型后，这一技术正式应用到荷兰皇家壳牌公司（以下简称“壳牌公司”）在法国的一家炼油厂中。设备投运后，该厂节能水平和安全性均实现了质的飞跃，企业的效益也获得了大幅提升，彭维明的技术迅速在壳牌公司全线“开花结果”。

“让煤粉更细、更均匀

是电厂节能减排的根”

几年后，彭维明作为“国家特聘专家”归国，在华电工作期间，他承担了华电集团重大科技项目“高性能多相流分离装备核心技术研究与应用”等18项国内外重点项目的研发攻关工作。研究如何将之前应用于炼化石油行业的分离技术推广应用到燃煤电厂、多晶硅、煤化工等其他领域，成为彭维明这一时期最重要的课题。

“针对燃煤电厂制粉系统当时存在的高耗低效等情况，改造制粉系统，让煤粉更细、更均匀是电厂节能技术的根。一方面能根治锅炉结焦、燃烧不充分等问题，另一方面还能系统性降低污染物排放，又几乎无需增加额外的运行维护费用，何乐而不为呢？”彭维明向记者“安利”自己近年研发出的一项项新成果：“燃煤电厂制粉系统优化技术”“高温烟气烟尘处理技术”及“尾部烟气深度净化技术”。

在彭维明看来，将先进的多相流分离技术应用到燃煤电厂节能降耗减排升级改造中，提出具有自主知识产权的燃煤电厂“超低能耗、超低排放”技术路线，是前所未有、值得推广的新路子。近年来，全国首创的“制粉系统优化技术”示范应用项目先后落户湖南长沙发电有限公司和华电河北鹿华电厂。两座示范项目改造后的细粉分离器各项性能指标均优于国内行业水平，至今运行状况良好，未发生任何“水土不服”的情况，足以验证彭维明所掌握的分离技术是一项极具革命性、普适性的高新技术。

“如果全面推广这套以‘煤粉’为突破口的高效分离技术，我国燃煤电厂能进一步实现大幅节能减排，对于我国减少碳排放总量、解决燃煤发电企业烟道及石膏雨问题、提升火电核心竞争力均有显著的作用。”彭维明充满信心地说道。

美国化学学会高级会员、挪威卑尔根大学原高级研究员、中国华电集团科研总院原副院长……哪一种身份都说明了彭维明是一位典型的“技术大牛”。在探索和应用科学技术的路上他无怨无悔。这位分离技术专家，如今还“大胆”离开了一心做研究的“舒适区”，成立“青岛赛普瑞德分离技术有限公司”，勇闯“技术落地、市场推广”这最后也可能是最难的一关，继续为助力我国打赢碧水蓝天保卫战、将多相流分离技术发扬光大贡献自己独有的力量。