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邢奕︱“老师堆里的工程师”,让他主业副业一把抓

2023-02-07 | 沈春蕾 | 来源 《中国科学报》2023-02-06 |

邢奕在首钢生产环保指挥中心采集数据。受访者供图

“只需照射5秒即可完成消杀,病毒灭活效率可达99.9%以上。近日,在北京怀柔北科绿色环境创新研究院,北京科技大学能源与环境工程学院院长邢奕(清华大学1994级环境)向《中国科学报》介绍了他参与研发的一项副业成果——高能脉冲紫外线消毒设备。

2003年加入北京科技大学以来,邢奕主要从事工业烟气治理的研究。他带领团队研发的密相塔半干脱硫技术,能够解决炼钢过程中废气的高污染问题,成为引领行业的标杆,被列入生态环境部超低排放推荐技术名录。

从烟气超低排放到高能脉冲紫外技术,从绿色生产到环境消杀,邢奕是如何做到既干好研究主业,又干好研究副业的?用他的话来说,秘诀就在于,在老师堆里我是工程师,在工程师堆里我是老师

一项不受重视的课题

20年前,烟气治理研究在钢铁行业中还不受重视。当年,邢奕刚刚入职北京科技大学,就以钢铁企业的烟气超低排放作为课题组的研究方向,并希望将实验室技术推向应用市场。他面临着不小的压力。

为什么要坚持这项不受重视的课题?邢奕告诉《中国科学报》:“我们的研究在当时是比较超前的。国家环境管理相关部门并没有要求做这样的事情,相关企业也没有推广应用的动力,但做科研要有前瞻性,我们相信未来钢厂肯定要进行超低排放治理。”

北京科技大学原校长张欣欣曾呼吁:“绿色生产一定是未来产业发展的主流。越早行动,越能占得先机!”

那么钢铁行业的绿色生产如何实现呢?这需要先弄清楚钢铁是怎样炼成的、钢铁冶炼过程中会产生哪些污染物。

邢奕介绍,钢铁冶炼本身是一个“三高”过程,即高能耗、高物耗、高排放。其中,烧结球团环节是污染物排放量最大的工序。该工序排放的烟粉尘、二氧化硫和氮氧化物分别占钢铁行业排放污染物总量的42.83%65.75%54.99%,也是烟气治理的主要对象。

2004年,邢奕依托前期科研积累的100万元自有经费和技术,带领团队做了一年的中试实验。设计、施工、调试……每个环节他们都亲力亲为,切实感受到技术从实验室走向市场的艰难。

邢奕回忆道:“现场条件非常复杂。我们在现场就是普通操作工,采取肩拉手扛的方式,确保设备稳定运转。”

2006年,邢奕团队研发了具有自主知识产权的半干法密相塔系列烟气脱硫技术,实现钢铁烧结烟气治理技术装备国产化的突破,并有力推动了我国烟气脱硫技术发展和钢铁行业烟气治理进程。

从烟气减排到消杀设备

如今,首钢股份公司迁安钢铁公司(以下简称首钢迁钢)已成为唐山市仅有的两家环保绩效评级达到A级的钢铁企业之一,也是国家实施差异化环保政策以来为数不多的可以在重污染天气期间不停产、不限产的钢铁企业。

这背后就有邢奕团队的技术支持。“2009年,我们研制的第一套烧结烟气脱硫装备在首钢迁钢成功投入应用。邢奕告诉《中国科学报》。

通过多年技术应用积累,邢奕团队还服务于京津冀区域重点VOCs(挥发性有机物)排放治理技术评价筛选,以及钢铁行业焦炉和冶炼烟气VOCs治理技术研发,先后参与了北京市科委支持的首都蓝天行动培育项目等重点研发项目。

在一次偶然的文献查阅中,邢奕发现,普通紫外线可以有效灭活新冠病毒、细菌等微生物。他不禁产生联想:“高能脉冲紫外线强度高于普通紫外线数万倍,是否也能消灭空气中的病毒和细菌,能否具有更好的消毒效果?”

2020年初,在北京市科委、卫健委的支持下,邢奕团队深入研究了利用这种高能脉冲紫外技术消杀的可能性。我们研究论证后发现,高能脉冲紫外线可快速对各种致病微生物体内的DNA/RNA进行不可逆破坏,使其不能复制繁殖,从而达到消杀目的。

2022年北京冬奥会期间人员众多,随身物品不计其数,如何保证进入奥运会场所的物品和邮件安全?

在此前的研究基础上,邢奕团队研制出高能脉冲紫外线消毒设备,并在冬奥会上投入使用,被放置在北京冬奥村住宿区、餐饮区和延庆赛区,对进入冬奥会的邮件等物品进行消毒。

随后,团队研制了手持式、通道式、柜式、扫描式等多款高能脉冲紫外线消毒设备和交互式紫外消毒机器人,用于邮件、文件、机舱和各种公共场所的消毒工作。

用户给予高能脉冲紫外线消毒机器人很高评价——不仅外观新颖,还具备物体表面和空气消杀双重作用,可以按照设定路线自动巡逻消毒,实现手机和电脑App小程序遥控,操作很方便。

国内外专业机构的检测数据显示,上述设备照射5~15秒,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌灭活效率可达到99.9%以上。

老师和工程师双重角色

这些年来,邢奕在实验室的时候经常会思考如何将技术落地应用到工程上,并在做工程的时候不断挖掘科学问题,再进一步开展技术研发。“在老师堆里我是工程师,在工程师堆里我是老师。”这是他最喜欢说的一句话。

作为老师,邢奕在北京科技大学开设了《大气污染控制工程》本科生课程,以及《工业废气处理与除尘技术》研究生课程。他告诉《中国科学报》,自己喜欢和学生交流,可以从中发现更多解决难题的方法。

在他看来,“关注别人解决不了的问题,敢于挑战困难、敢于啃硬骨头,是科学研究的价值所在”。

作为工程师,邢奕认为低碳发展是我国钢铁行业转型升级发展的重中之重,自己还有很多事情可以做,比如降低材料成本、延长设备寿命等。

2006年,我国钢铁行业刚刚从净进口国变为净出口国,在业界大部分精力还放在产量产能方面的突破时,邢奕团队已经开始将技术服务于钢铁行业的超低排放。自2018年我国首次提出钢铁行业超低排放改造以来,行业内已有34家钢铁企业完成了超低排放改造公示,其中很多钢铁厂都是邢奕的客户。

他介绍:“这些年来,我们团队先后在首钢、唐钢等建成70余套烧结烟气脱硫装置,累计减排量达259万吨,节省排污费、实现经济效益合计约26.3亿元,为国家避免经济损失155亿元。

“我们研发的烧结烟气脱硫技术主要面向末端治理,而高炉煤气精脱硫技术主要面向源头治理,未来钢铁行业烟气超低排放将采用多功能耦合技术。”邢奕向《中国科学报》透露,其团队正在挖掘钢铁行业的下一个痛点和难点,以寻求新的突破。


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