2019年度国家科技进步奖.docx

2019年度国家科技进步奖安徽省提名项目公示(一)项目名称工业园区有毒有害气体光学监测技术及应用(二)提名意见针对工业园区有毒有害气体来源识别、排放监控、以及突发事件应急预警的技术需求,国家急需建立“数据准确、响应及时、覆盖全面”的工业园区有毒有害气体监测技术体系。十余年来,该研究团队通过承担国家863、国家支撑计划和地方科研任务,与企业合作,创新发展了工业园区有毒有害气体光学监测技术和方法,创建了有毒有害气体高温光谱测量数据库和模型,突破了高气溶胶背景大气痕量气体成分卫星反演技术,研发了工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测系统,开展了系统在典型工业园区的示范应用和监测设备的产业化。该研究团队所研制的系统已在四川、云南、安徽、甘肃、江西、内蒙古等地石化、冶金、水泥、电力等行业,以及鄂托克旗建元煤化、山东钢铁、山东金诚重油化工、四川普光气田,福建泉惠石化,山东京博石化,甘肃庆阳石化,溧阳新材料工业园区,苏州吴中等工业园区得到了广泛的应用。该系统的实际应用,有效弥补了现有监测技术在工业园区监测手段、监测内容和监测范围的不足,填补了工业园区有毒有害气体全方位监测领域技术空白,为我国工业园区有毒有害气体控制与治理提供了重要的科学数据,取得了很好的经济、社会和环境效益,为我国工业园区有毒有害气体环境风险预警体系建设提供了技术支撑。项目材料填写规范,内容真实,经公示无异议。对照国家科学技术进步奖授奖条件,提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖(三)项目简介工业园区有毒有害气体排放种类多、成分复杂、分布范围广、突发事故风险巨大,不仅是我国大气污染的主要来源,也直接威胁人民生命和健康。对工业工艺过程及园区污染排放的定量监测是进行污染防治的基础,传统采样分析技术由于监测范围有限、响应时间慢,难以为工业园区污染防治措施制定和效果评估提供全面数据支撑。急需建立“数据准确、响应及时、覆盖全面”的工业园区有毒有害气体监测技术体系,以满足工业园区对有毒有害气体来源识别、排放监控、以及突发事件应急预警的技术需求。十余年来,项目组通过承担国家863、国家支撑计划和地方科研任务,与企业合作,创新发展了工业园区有毒有害气体光学监测技术和方法,创建了有毒有害气体高温光谱测量数据库和模型,突破了高气溶胶背景大气痕量气体成分卫星反演技术,研发了工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测系统,开展了系统在典型工业园区的示范应用和监测设备的产业化。项目主要创新点包括:①创建了工业园区有毒有害气体高温光谱数据库和排放通量解析算法。利用专门设计的高温气体光谱参数测量装置实验测量了60余种有毒有害气体在100~1500℃高温的吸收光谱,建立和完善了包含300余种有机和无机成分的光谱吸收数据库,提出并验证了测量整层大气太阳红外吸光谱来定量反演VOCs垂直柱浓度的方法。②创新发展了系列恶劣工业环境下光谱分析应用技术。设计了一种高温取样探头和高温气体在线红外分析系统,实现对工业回转炉和燃烧炉VOCs、CO、CO2等有毒有害气体的在线监测;设计了一种收发一体式激光吸收光谱测量光学和机械结构,实现在高温高粉尘环境下氨气(NH3)、***化氢(HCl)、***化氢(HF)、***化氢(HCN)等有毒有害气体排放的连续自动监测;研制的全光纤信号传输的开放光路激光吸收光谱测量系统,实现对管线泄漏硫化氢(H2S)和甲烷(CH4)等气体的防爆安全在线检测;采用双臂扫摆式迈克尔逊干涉仪结构等机电综合设计,克服振动对傅里叶变换光谱仪的影响,实现对园区周边挥发性有机物(VOCs)的开放光路连续监测,以及整层大气VOCs浓度的车载走航观测。③突破了工业园区有毒有害气体卫星遥感反演技术。通过模拟标定卫星在轨特性,以及对地基大气垂直廓线同步观测结果的同化,实现算法优化,在精确反演二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)的基础上,首次实现了对我国工业园区甲醛(HCHO)、乙二醛(CHOCHO)等VOCs对流层柱浓度的卫星遥感监测和区域输送观测。④提出并实现了工业园区有毒有害气体全方位光学监测系统解决方案。系统集成工业园区有毒有害气体光学监测方法、光谱数据库系统、光谱分析软件系统,利用自主研发的点源排放连续监测、线源泄漏自动检测、面源排放通量光学遥测、以及面源排放总量车载走航观测等光学监测设备,结合大气痕量气体成分卫星反演算法软件,形成工业园区有毒有害气体点-线-面-区域全方位光学监测技术系统。系统先后在安徽安庆石化、甘肃庆阳石化、鄂托克旗建元煤化、山东钢铁、山东金诚重油化工等工业园区开展了整体技术示范应用,形成了一种工业园区有毒有害气体全方位光学监测系统解决方案。研发的系列监测技术设备,总体性能指标达到国际先进水平。项目成果支持了我国环境监测仪器骨干企业发展,为我国工业园区污染控制和总量减排提供了重要技术