2019年度国家科技进步奖提名项目公示一、项目名称钢铁窑炉烟尘细颗粒物超低排放技术与装备二、提名单位中国环境科学学会三、提名意见当前，要打赢蓝天保卫战和污染防治攻坚战亟需工业烟气细颗粒物高效净化技术和装备。
该项目攻克了传统袋式除尘器净化效率低、排放浓度高、运行能耗高的难题，在PM2.5捕集的预荷电技术、“海岛纤维”超细面层精细滤料、预荷电袋式除尘器、工业烟道PM2.5工况测试技术等方面取得了创新突破，获发明专利10项，是国家倡导的原始自主创新的技术和装备。
所研发的预荷电袋滤技术和装置是控制细颗粒物污染的利器。
经专家鉴定和工业应用表明，该技术性能指标和核心技术达到世界领先水平，促进了我国大气污染控制的技术进步，显著提升了我国对PM2.5细颗粒物控制技术和装备的核心竞争力。
细颗粒物排放超标是当前存在的突出环境问题。
该成果及时提供了一种技术先进、节能显著、运行稳定的技术装备，已满足重大市场需求。
成果的应用可使颗粒物排放浓度从20～30mg/m3下降到10mg/m3以下，PM2.5排放总量消减50%以上，运行能耗降低40%以上，环保和节能效益显著，提升了环保装备水平，促进了环保产业发展。
该项目快速完成了成果转化和工业应用。
2014年12月在鞍钢建成示范工程，实现了首台套应用，投运4年以来，装置运行稳定，颗粒物排放浓度＜10mg/m3，运行阻力700～1000Pa，比传统袋式除尘器降低40%，成为钢铁企业实现超低排放的典型范例，在钢铁行业反响强烈，已在河钢、日照钢铁、新余钢铁、水钢、方大特钢等企业广泛应用。
提名该项目为国家科技进步二等奖。
四、项目简介“钢铁窑炉烟尘细颗粒物超低排放技术与装备”是国家“十二五”863计划科技成果，重点研发了强化PM2.5捕集的预荷电技术、超细面层精细过滤材料、预荷电袋滤器、工业烟道PM2.5工况测试技术与装置等，实现了示范应用，核心技术达到国际领先水平。
1、研究内容及创新点（1）钢铁窑炉烟尘微细粒子预荷电技术与装置开展了预荷电装置结构研究，完成了预荷电装置的设计，确定了预荷电极配形式、电场长度、电场高度、电场风速、荷电时间、板型和线型、清灰方式等关键技术，并完成了样机制造。
对电源及供电参数进行了研究，确立了电源的供电参数。
预荷电技术实现了创新突破，获发明专利，完成了成果转化，研制了预荷电装置，在国内外首次实现了工业化应用。
（2）控制PM2.5的超细面层精细滤料研发常规滤料难于捕集细颗粒物，净化效率不高。
本项目研究了具有高效、低阻、适合PM2.5高效捕集的精度滤料，即海岛纤维超密面层梯度滤料结构；为适应海岛纤维成纤，创新性研发了树脂熔融纯化前处理技术、海岛纤维成纤工艺、海溶蚀后处理技术等；研制出海岛纤维超细面层精细滤料产品，并在示范工程中应用。
在海岛纤维和表面超细滤料研制上取得了突破，开发了PM2.5滤料新产品，达到工业化应用和产业化规模，及时满足了市场需求。
（3）复合式微细粒子预荷电袋滤器研制完成了预荷电袋滤器的结构研发，并完成袋滤器的设计；发明了一阀多喷的新型喷吹装置，并制造样机；研究了气流分布方式，建成了气流分布试验台；开发了高严密性滤袋接口结构，已设计制造样品，建立了试验台；制造了预荷电袋滤器工业样机并在示范工程中成功应用，实现了科技成果向工业化应用的转化。
将粉尘预荷电、PM2.5滤料、直通导流式袋式除尘结构、气流分布、新型清灰技术等新技术有机结合，复合成一体化装置。
运行表明，颗粒物排放浓度＜10mg/m3，实现了超低排放，设备运行阻力显著降低，节能40%以上。
本技术获发明专利，在国内外鲜见报道，是典型的原始创新技术。
核心技术达到国际领先水平。
（4）超细粒子测试手段和PM2.5捕集效率测定方法研究为解决工况烟气PM2.5测试共性问题，通过研究提出了工况烟气PM2.5测试方法和系统配置，确定了基于虚拟撞击和稀释系统的烟尘PM2.5采样方法，研制了大流量PM2.5虚拟撞击采样器，并进行了标定，验证了测试方法和仪器的可行性和正确性，完成了示范工程PM2.5测试，提出了PM2.5测试报告，编写了《固定源废气中PM2.5测试技术指南》。
在PM2.5工况测试技术和虚拟撞击采样器研发上取得了突破性成果，形成了专利技术，解决了工业烟道中PM2.5工况测试的难题，为我国PM2.5工况测试提供了技术和手段，为今后制定技术标准奠定了基础。
（5）示范工程建设采用863“钢铁窑炉烟尘细颗粒物控制技术与装备”的成果，在鞍钢炼铁总厂180t转炉工程项目中建成示范工程，处理风量100万m3/h，完成了工程设计、装置制造和安装调试，2014年12月15日正式投运。
截至目前，已运行4年，系统运行稳定，粉尘排放浓度＜10mg/m3，PM2.5细粒子捕集率为99.3%，运行阻力700～1000 Pa（比传统袋式除尘器降低40%以上），实现了超低排放和节能运行。
新成果首次在工业上应用，在国内外尚无先例，实现了新技术应用的“首台套”建设和运行。
4年稳定运行表明，所研发的技术高效、实用、可靠，为钢铁行业超低排放提供了成功案例。
2、环境、经济和社会效益细颗粒物排放超标是当前普遍存在的突出环境问题。
该成果及时提供了一种技术先进、节能显著、运行稳定的技术装备，已满足重大市场需求。
成果的应用可使颗粒物排放浓度从20～30mg/m3下降到10mg/m3以下，PM2.5排放总量消减50%以上，运行能耗降低40%以上，环保和节能效益显著，提升了环保装备水平，促进了环保产业发展。
该项目攻克了传统袋式除尘器净化效率低、排放浓度高、运行能耗高的难题，在PM2.5捕集的预荷电技术、“海岛纤维”超细面层精细滤料、预荷电袋式除尘器、工业烟道PM2.5工况测试技术等方面取得了创新突破，获发明专利10项，是国家倡导的原始自主创新的技术和装备，促进了我国大气污染控制的技术进步，显著提升了我国对PM2.5细颗粒物控制技术和装备的核心竞争力。
五、客观评价1、鉴定结论2016年6月20日，科技部在北京召开了863计划课题验收会，验收结论为：在预荷电袋滤技术、海岛纤维超细面层滤料和工业烟道细颗粒物工况测试等方面实现了创新突破。
2016年8月9日，科技部和环保部专家对示范工程进行了现场考察，考察意见为：示范工程PM2.5净化装置预荷电袋滤器运行可靠，性能稳定，排放浓度6~8mg/m3，运行阻力800~900Pa，符合考核技术指标要求，实现了超低排放和节能运行。
2016年9月26日，中国环境保护产业协会在北京组织召开了成果鉴定会，专家组一致认为：该技术和装备具有对钢铁行业窑炉烟气中细颗粒物捕集效率高、节能显著、运行定和维护方便等优点，核心技术在同类技术领域达到国际领先水平。
2、获奖情况该项目获环境保护部和中国中钢集团有限公司科学技术奖，见下表。
3、查新结论教育部科技查新工作站（L03）查新结论：该查新项目的主要技术特点在于：（1）研发了基于宽频谱高压荷电技术的钢铁炉窑烟气PM2.5控制用一体化直通式脉冲清灰“预荷电袋滤器”；（2）针对钢铁窑炉高温烟气细颗粒物净化，研发具备一阀多喷功能的新型袋式除尘器脉冲喷吹清灰装置；（3）针对钢铁窑炉高温烟气细颗粒物净化，研发基于“海岛纤维”为超密面层的梯度PM2.5过滤材料；（4）针对工业烟道PM2.5的测试，研发了基于直接采样法和稀释采样法的固定源烟气PM2.5浓度、粒径分布、捕集效率、分级效率的测试方法与仪器。
经检索并对相关文献分析对比结果表明：上述国内外公开发表的文献报道中有分别涉及到该查新项目的部分研究内容，但未见综合考虑该项目查新点的文献报道。
4、用户评价示范工程投运率达到100%，在保证转炉正常运行的同时，取得了环保、节能的效果。
预荷电直通式袋滤器的排放浓度和运行阻力性能指标优于合同指标，远低于国家环保标准，与常规传统除尘器相比，节能54%。
运行实践表明，预荷电直通式袋滤器控制钢铁窑炉烟尘PM2.5可行、有效，可供冶金钢铁行业推广使用。
5、媒体报道该项成果于2018年3月15日 039期在《中国冶金报》以《我国钢铁行业环保技术装备取得重大成果》为题，大篇幅报道钢铁炉窑烟尘细颗粒物超低排放技术取得的重大科技成果，该项目技术的突破和示范推广应用“为钢铁绿色发展提供了先进的技术装备支撑，受到业内的重视与观众”。
六、推广应用情况鞍钢示范工程已成为钢铁企业实现超低排放的典型范例，在钢铁行业反响强烈，目前已在河钢、日照钢铁、新余钢铁、水钢、方大特钢等企业广泛应用，最大单机处理风量150万m3/h，已投运及在建项目20余套，并呈现快速增长势头。
七、主要知识产权和标准规范本项目已授权的国家发明专利共10项，见下表。
本项目完成了7项标准，详见下表。
八、主要完成人情况（1）姚群，第1完成人，中钢集团天澄环保科技股份有限公司总工程师，教授级高工，完成单位中钢集团天澄环保科技股份有限公司。
作为项目总负责人，主持了本项目的立项、研发和实施、结题和验收全过程工作，制定了技术路线、研发内容、技术指标和实施计划，研发了PM2.5高效控制新工艺，作为第一发明人，取得了预荷电袋式除尘器、电凝并袋滤器、袋式除尘器脉冲喷吹清灰装置等多项发明专利，主持了试验台搭建、试验、工艺和设备设计等工作，主持了示范工程的设计和工程实施，撰写了研究报告、项目验收文件，完成了项目验收。
（2）柳静献，第2完成人，东北大学教授，东北大学滤料检测中心主任，完成单位东北大学。
作为项目主要完成人，主持了本项目中的“PM2.5超细面层精细滤料研发”的研发工作，制定了“PM2.5超细面层精细滤料研发”技术路线、研发内容、技术指标和实施计划，作为第一发明人，取得了“针刺/水刺与静电纺复合滤料制造方法”、“耐高温抗氧化滤料及制造方法”等发明专利，主持研制了海岛纤维和超细面层精细过滤材料产品，完成了滤料性能测试，参与了研究报告、项目验收文件的撰写，参加了项目验收。
（3）李兴华，第3完成人，北京航空航天大学副教授，完成单位北京航空航天大学。
作为项目主要完成人，参加了本项目中PM2.5测试技术及装置的研究工作，提出了PM2.5捕集效率计算方法，发明了“一种固定污染源排放PM2.5稀释采样装置”，编制了示范工程PM2.5测试的测试方案，编写了PM2.5测试手册，完成了PM2.5捕集效率的测试，参与了研究报告、项目验收文件的撰写。
（4）秦旭，第4完成人，鞍钢股份有限公司设备保障部副部长，教授级高工，完成单位鞍钢股份有限公司。
作为项目主要完成人，组织了本项目中的“示范工程”的实施和管理，落实了示范工程立项、实施和运行，参加了示范工程方案论证、技术路线制定和实施方案，组织了示范工程的调试、运行和竣工，组织了示范工程第三方CMA环保验收测试工作，参与了研究报告、项目验收文件的撰写，参加了项目验收。