[00034223]环保节能装备——模拟“龙卷风”技术及高效节能装备

1、项目简介 项目团队遵循“道法自然”，通过原理、装备和应用创新，开发了模拟“龙卷风”技术及系列装备，开创了过程强化新模式。已在烟气超低排放，水体高效增氧、降尘抑烟、消防灭火、施肥喷药、替代机械搅拌等领域成功应用，性价比优势显著。该发明已通过权威部门检测和成果鉴定, 获得多项专利,是国际领先的原创技术，可助力“碧水蓝天”工程。本项目团独创了充分利用体系自生能和有效能模拟"龙卷风"的“刮风下雨”式的过程强化模式。通过“因势利导”旋转雾化喷头设计，将一直被忽视的传动动能高效地转化为转动能和充分雾化的表面能，有效避免了动能损失，实现了大范围、长距离充分雾化分散，显著提升了过程强化效果。新型旋转喷头可借助流体对外喷射时的反作用力和小阻力优势，产生高速旋转，在液体或空气中旋转速度每分钟可达数百次到数千次不等，高速旋转的气流或液流不但可以带动周边气体或液体旋转，而且可促进分散流体与介质的摩擦，强化雾化或分散效果。大流量射流旋转喷头可以克服现有喷头容易阻塞、雾化面积小、分布不均，雾化效果差等弊端，实现长距离、宽范围、大流量充分雾化和大面积覆盖，使水雾在径向和环向分布更为均匀。每立方米的液体可雾化成粒径60μm左右的液体颗粒，表面积达到105 /m2。借助气体自身的动能、多喷头旋转产生的动能和体积收缩产生的有效能共同形成合力，可促使流体更强、更快、作用范围更大的定向旋流运动，产生类似“龙卷风“的快速旋流效果，并沿塔体螺旋上升，从整体向上运动方向改变为螺旋上升运动，旋转喷头起到了形成负压、促进旋流“风眼”形成的作用，可以更好地使物系的自身能量转化为有效能量，强化过程混合，实现高效节能。在特定的装备和实际体系中诱发产生强烈旋流，能够很好破解各种实际体系传质传热效率难提高和实施成本高的问题。目前已经成功开发能耗极小的成套高效节能装备系统，开辟了低实施成本和高效率传热、传质、传递的过程强化新途径，应用领域广泛。 2、技术成熟度 以模拟“龙卷风”为亮点的烟气净化系统技术与装备已经4年的研发、应用评价和不断放大、多体系应用及系统优化，形成了工艺包及成套装备技术。基于前期基础，具备针对不同对象的工艺包开发和设计能力，制定了技术及装备的标准，具备承担核心装备的设计与加工，生产线在线评价与优化，全系统及成套单元装备的设计、安装、调试及服务运营能力。 本项目已经获得和申请12项发明专利，包括多国的国际专利。基于“龙卷风”原理开发的全新技术与装备的巧妙结合，已建成的20吨/小时锅炉和225吨/小时锅炉的烟道气净化装置已经先后通过厦门大学、中国环境科学学会和内蒙古科技厅组织的专家论证和现场鉴定，专家一致认为该项研究成果提供了一种高效节能装备系统发展的新途径，实现了原理创新、装备创新、应用创新，在烟道气及黄磷尾气脱硫、除尘净化、消烟灭火、溶氧、混合、换热等方面成功应用，并表现出了很好的使用效果，是过程强化技术的重大突破，整体达到国际先进水平。 3、应用范围 （1）脱除工业烟道气中PM2.5 本项目基于模拟“龙卷风”技术开发的高效节能净化装备可在不使用双塔脱硫和湿式电除尘的前提下，以低设备投资和低运行成本满足二氧化硫和PM2.5的最新超低排放要求。全套技术及装备的集成，不但原料可使用高硫煤，而且副产物还可联产纳米硫酸钙和纳米碳酸钙，实现烟道气的高附加值资源化利用，减少污染排放，助力“碧水蓝天”和循环经济工程。 （2）消防领域 高速自动旋转雾化喷头很好的克服了现有消防喷头用水量大、灭火效果一般的缺点，可实现几秒～几十秒快速灭火。同时具有消烟、吸热、降温功能，利用产生的体积急速膨胀的巨大水蒸气降低氧气含量，阻隔空气进入，达到快速、高效、低用水量的灭火效果。产品通过消防部门的检测，性能优于现有消防产品，可望开发出消防新技术和消防产品新标准。 （3）农业领域 可喷雾覆盖40米直径的区域，将大幅扩展设施农业半径，提高农业生产效率，可替代传统的滴灌、喷灌施水、施肥和施药；可喷施不全溶性浆料（固液混合），突破滴灌需要全水溶肥的限制。大孔道喷雾方式有助于粉煤灰、碳酸钙、秸秆、石膏、生物基材料低成本、高效率、均匀还田及大面积盐碱地、沙漠改造，打造生态农业产业。 可进一步开发以调整大棚生产温度、湿度，农业灌溉、施肥、喷药，气雾栽培，水产养殖，水产保鲜等改造为主要方向的喷雾旋流技术及装备，构建生物质资源利用、生物基产品开发、三废资源化、节能环保技术与高效装备等协同促进的产业集群。 （4）可替代搅拌强化混合，降低污水治理成本 创新的旋流混合装备系统可以拓展到气、液、固三相体系，可替代机械搅拌进行更高效混合，减少设备投资，破解混合及布气不均匀的难题。借助体系输入或循环物料动能产生旋转或温度急剧变化产生的体积变化所形成压力梯度，在气相中自动诱导出类似“龙卷风”的效果，在液相中强制形成漩涡般的旋流效果替代机械搅拌，可大大促进反应及分离过程的传热传质，可在固液、气液、气固两项或气液固三相体系的混合、反应及分离过程中广泛应用，提高溶氧能力，在各种混合体系、污水生化处理、生物发酵等体系中将有广泛的应用前景。 （5）大气除尘降温 在雾霾治理、扬尘治理、人工降雨领域应用前景巨大。研究发现，对含有PM2.5为2000μg /m3和PM10为8000μg/m3的扬尘重污染空气喷雾2秒左右，PM2.5和PM10削减98%左右。 4、投产条件和预期经济效益 合资合作，联合开发技术及市场，创新合作模式。 将重点落地工业开发区，探索合资合作的机制体制，灵活采用PPP模式、第三方治理模式、工程总包模式、项目改建模式、带资改造享受指标和效益等方式，在开发区与企业和政府建立“利益共享、风险共担、全程合作”的共同体关系，帮助政府节能减排，破解环境和资源瓶颈，减小企业投资风险。 总体目标：开发和推广模拟“龙卷风”技术以及成套高效节能装备系统在大气扬尘治理、烟道气超低排放、余热回收与利用、强制蒸发和冷却、消烟灭火、高效多功能反应器、混合分散、污水高效处理、高效农业设备等领域的应用。 模拟“龙卷风”技术与装备及应用场景 5、合作方式 合资合作，技术非独家授权及区域性产品联合生产。