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中国废气治理行业概况
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中国废气治理行业概况

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  • 发布时间:2015-09-14 06:45
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【概要描述】2010年国务院发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》通知,将VOCs与颗粒物、SO2和NOx一起列为需重点进行防控的大气污染物,把开展VOCs防治作为大气污染联防联控工作的重要组成部分。

中国废气治理行业概况

【概要描述】2010年国务院发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》通知,将VOCs与颗粒物、SO2和NOx一起列为需重点进行防控的大气污染物,把开展VOCs防治作为大气污染联防联控工作的重要组成部分。

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  2010年国务院发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》通知,将VOCs与颗粒物、SO2和NOx一起列为需重点进行防控的大气污染物,把开展VOCs防治作为大气污染联防联控工作的重要组成部分。为此,“十二五”国家大气污染防治规划将大气污染防治工作扩展至挥发性有机污染物,实行多污染联合控制,2012年在《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中提出全面展开挥发性有机物污染防治工作,确定了重点区域挥发性有机物污染防治目标。2013年9月,国务院发布了《大气污染防治行动计划》,对VOCs的污染防治工作提出了一些具体的要求,包括:(1)制定、修订重点行业排放标准,用法律、标准“倒逼”产业转型升级;(2)强制公开污染企业环境信息;(3)推进挥发性有机物污染治理,在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治;(4)大力推行清洁生产,完善涂料、油墨、胶粘剂等产品挥发性有机物限值标准,推广使用水性涂料、油墨、胶粘剂,鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂;(5)将挥发性有机物纳入排污费征收范围,加大排污费征收力度,提高排污费征收标准。

  众所周知,我国VOCs的污染防治工作起步较晚,与VOCs的污染防治工作有关的政策法规和管理制度体系不健全,严重制约了VOCs污染治理产业的发展。这些国家政策、文件的出台和发布,为我国有机废气治理行业的发展打开了契机,引发了VOCs治理行业的快速发展。

  根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划》和《大气污染防治行动计划》所提出的要求,2014年国家和地方都明显加强了VOCs污染防治政策法规和管理制度体系的制修订工作。一是启动了VOCs排污收费制度的研究制定工作,引起了排污行业与企业的极大关注,有力推动了VOCs的治理工作。二是国家和地方全面启动了重点行业VOCs排放标准的制定工作。由于涉及到VOCs排放的重点行业众多,原有的国家标准中涉及到VOCs的只有11项,远不能满足VOCs排放控制要求,为此近年来启动了一系列重点行业排放标准的制定工作,其中部分目前已经完成,大部分目前尚在制定过程中。此外,一些重点区域也纷纷启动了各个重点行业地方排放标准的制定工作,已经完成了一部分,大量的还在制定过程中,有些已经走在了国家排放标准的前面,为各地VOCs的治理工作提供了依据。三是在2013年发布《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》和《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》的基础上,2014年开始启动了《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范(RTO)》的制定工作,为企业进行环境工程设计、污染治理工程验收后的运行维护、为环保部门进行污染物排放管理提供了技术依据,为规范环境工程建设市场,保证治理工程质量,实现达标排放提供了重要的技术保障。

  在2013年9月《大气污染防治行动计划》颁布以后,受到大环境的影响,各地明显加强了VOCs污染治理的力度。京津冀等地区先后出台了重点污染源VOCs污染治理的奖励政策(治理补贴),补贴力度达到了治理费用的30-50%,极大地推动了该地区VOCs的污染治理工作,各个重点行业和重点污染源的治理工作在2014年已经全面展开。

  1.2年度行业经营状况

  挥发性有机物排放的污染具有复杂性、复合型和区域性等特点,涉及到城市区域和行业污染源。VOCs高排放量的地区主要集中在长江三角洲、珠江三角洲、京津地区和东南沿海等发达地区。工业源VOCs排放涉及的行业众多,主要包括石化类、有机化工、医药化工、表面涂装类、溶剂使用类和储运类,污染减排与治理市场的潜力巨大。挥发性有机污染物(VOCs)具有种类繁多、排放行业众多、排放源小而分散等特点,除了个别行业以外,单个污染源的治理规模一般较小,产值很低(从几十万到几百万不等,大的也有超过几千万的,但数量较少);此外,VOCs的治理技术体系复杂,涉及到十几种工程技术,一般一个治理企业只能掌握一种技术到几种技术。因此,和从事除尘、脱硫脱硝的治理工程企业相比,从事VOCs治理的企业一般规模比较小。

  近年来VOCs治理行业的发展呈现出以下几个趋势。一是新注册成立了一大批专门从事VOCs治理的企业;二是之前从事除尘、脱硫、脱硝的治理企业纷纷转到VOCs治理领域,这些企业资金实力强,技术转型较快,发展也较快;三是一些境外企业依托其技术优势,开始拓展我国的VOCs治理市场,这些企业技术实力强,起点高,具有大型治理工程设计经验,发展迅速,对境内企业形成了很大冲击;四是随着环保部门对VOCs排放企业监管力度的提高,VOCs检测市场发展迅速,从事VOCs检测仪器与检测业务的企业得到了快速的发展;五是社会资本开始进入VOCs治理市场,一些技术实力较强的企业开始通过融资、注资等途径提高了企业实力,扩大了市场竞争力,进步明显。

  从目前的企业情况来看,全国从事VOCs治理的企业应该在200-300家之间,其中约有一半的企业是在仅3年内新注册成立或者由除尘、脱硫、脱硝等其他治理行业转移过来的,包括部分境外企业(单独成立、合资公司)和境外企业的代理。由于企业规模普遍较小,非常分散,具体的企业经营状况统计非常困难。总体上讲,2014年的企业经营业绩比2013年有了长足的进步。根据我们对80多家不同类型企业的调查统计,2014年企业产值在1亿元以上的有8-9家,在5000万-1亿元之间的估计有30家左右,其余企业大部分年产值在5000万元以下,其中相当一部分在2000万元以下。以此推算,全国2014年VOCs治理行业的总产值应该在70亿元以上,企业的利润率一般都在10-15%左右,略微高于除尘、脱硫和脱硝等行业。

  2.行业技术发展进展

  挥发性有机化合物(VOCs)是指在常温常压下能够挥发到空气中所有有机化合物的总称。工业固定源有机废气的排放所涉及的行业众多,污染物种类繁多,组成复杂。一般的化合物种类有烃类(烷烃、烯烃和芳烃)、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈(氰)类等。与SOx、NOx和颗粒物相比,VOCs的组成复杂,治理技术体系复杂,涉及十多种技术及组合技术。在大多数情况下,由于生产工艺尾气中同时含有多种污染物,需要采用组合技术进行综合治理。

  目前应用范围最广的治理技术主要包括吸附回收技术、吸附浓缩技术、催化燃烧技术和高温焚烧技术等,此外,低温等离子体技术和生物治理技术也得到了快速发展。

  总体技术发展情况主要表现在以下几个方面:

  2.1新的吸附(再生)工艺不断发展和完善

  (1)吸附回收技术

  在VOCs治理领域,溶剂的回收往往具有很好的经济效益。因此吸附回收技术研究的最多,目前也最为成熟。从目前的治理情况来看,很多行业的VOCs治理涉及到溶剂的吸附回收技术。如油气回收、包装印刷、集装箱喷涂、石油化工、化学化工、原料药制造等行业。从吸附工艺来讲,低压水蒸气脱附再生技术依然是主流技术,工艺得到了不断地完善;近年来发展了氮气保护再生新工艺,避免了水蒸气的使用,减轻了回收溶剂提纯费用,并提高了设备安全性,得到了大量的应用,特别是在包装印刷行业的应用最为广泛。吸附材料主要包括颗粒活性炭和活性炭纤维,近年来也发展了采用蜂窝状活性炭和分子筛转轮吸附浓缩后再进行冷凝回收的技术途径。

  (2)吸附浓缩技术

  在大部分的工业尾气中VOCs是以低浓度、大风量的形式排放的,为了降低治理费用,通常是利用吸附材料首先对低浓度废气进行吸附浓缩,然后再进行冷凝回收、催化燃烧或高温焚烧处理。吸附浓缩技术的应用近年来发展迅速,主要包括固定床吸附浓缩技术(通常采用蜂窝状活性炭为吸附剂)和沸石转轮吸附浓缩技术(采用多种类型的硅铝分子筛作为吸附剂)。其中沸石转轮吸附浓缩技术最早从日本企业开始的,并在全世界范围内得到了应用。该技术净化效率高,尾气排放浓度稳定,采用高温热气流再生时安全性好,被视为诸如汽车制造等喷涂行业的最佳可行治理技术,国外特别是一些日本的治理工程公司近年来开始在我国大规模地推广该技术,发展迅速。国内的黑马环保科技公司近年来自身开发并掌握了该技术,技术上逐步走向成熟,并也得到了良好的应用。

  (3)活性炭吸附集中再生技术

  在诸如喷涂(如4S店喷涂)、印刷(包装印刷和书刊印刷)等行业,存在大量分散的小型企业,VOCs的排放量小、排放浓度低,但不能达到目前逐步趋严的排放标准要求,这些企业的治理是目前VOCs减排与控制工作中的一个难题。活性炭吸附技术是简单易行、低成本的治理技术,是这些企业首选的治理技术。但对单个企业进行治理,建立相应的活性炭再生系统费用高,小企业往往难以承担治理费用。因此目前大量的企业只是安装了活性炭吸附装置,而没有安装活性炭再生装置,需定期更换活性炭。由于更换活性炭的成本较高,更换下来的活性炭作为危废处理又增加了部分成本,因此在实际运行中缺乏监管的情况下吸附装置实际上成为摆设。各地环保管理部门已经逐步认识到了这个问题,为了减轻单个企业的治理费用,采用集中收集吸附后的活性炭,建立统一的活性炭异地再生装置,是目前最为可行且成本低的一种模式,目前在很多地区已经建立了统一的活性炭再生系统,取得了良好的效果。

  2.2蓄热式(催化)燃烧技术逐步替代传统的(催化)燃烧技术

  催化燃烧技术和高温焚烧技术是最为普遍的燃烧VOCs治理技术,也是目前VOCs治理最为有效彻底的治理技术。针对不需要对废气中的有机物进行回收利用时,通常采用燃烧法进行治理。无论是热力焚烧法还是催化燃烧法都需要将废气加热到相应的燃烧温度。如果废气中有机物的浓度较高,废气燃烧后所产生的热量可以维持有机物分解所需要的反应温度,采用燃烧法是一种经济可行的方法。传统的催化燃烧技术和高温焚烧技术由于换热效率低,当废气中有机物浓度较低时,采用需要大量能耗,治理设备运行费用高。为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。蓄热系统是使用具有高热容量的陶瓷蓄热体,采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄积在蓄热体中,高温蓄热体直接加热待处理废气,换热效率可达到90%以上,而传统的间接换热器的换热效率一般在50-70%。蓄热式(催化)燃烧技术的发展大大拓宽了催化燃烧技术和高温焚烧技术的应用范围,可以在较低浓度下使用,近年来得到了广泛地应用,并逐步替代了传统的(催化)燃烧技术(特别是在低浓度范围的VOCs废气治理)。

  2.3UV光离子氧化法技术异军突起

  一是利用特制的高能高臭氧UV光束照射恶臭气体,裂解恶臭气体如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S、VOC类,苯、甲苯、二甲苯的分子键,使呈游离状态的单分子被臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物,如CO2、H2O等。

  同时利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧,即活性氧,因游离氧不稳定需与氧分子结合,进而产生臭氧。UV+O2→O-+O*(活性氧)O+O2→O3(臭氧),众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用,对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。

  UV光离子除臭设备的性能优势

  (1) 高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味,脱臭效率最高可达99%以上,脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-93)和1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

  (2) 无需添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使恶臭/工业废气通过本设备进行脱臭分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。

  (3) 适应性强:光离子除臭设备可适应高浓度,大气量,不同工业废气物质的脱臭、净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。

  (4) 运行成本低:光离子除臭设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,本设备能耗低,设备风阻极低<100pa,可节约大量排风动力能耗。

  (5) 设备占地面积小,自重轻:适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件,设备占地面积<1平方米/处理10000m3/h风量。

  (6) 优质进口材料制造:防火、防腐蚀性能高,设备性能安全稳定,采用不锈钢材质,设备使用寿命在十五年以上。

  (7) 环保高科技专利产品:采用国际上最先进技术理念,通过专家及我公司工程技术人员长期反复的试验,开发研制出的,可彻底分解工业废气中有毒有害物质,并能达到完美的脱臭、净化效果,经分解后的工业废气,可完全达到无害化排放,不产生二次污染,同时达到高效消毒杀菌的作用。

  2.4生物技术的发展不断深入,适用范围逐渐拓宽

  生物法最早应用于废气脱臭。近年来随着对有机污染物治理技术研究的不断深入,生物法逐步被应用于有机污染物的治理领域。生物法具有设备简单,投资及运行费用低,无二次污染等优点,但由于生物法对有机污染物的降解速率较低,只是在处理低浓度有机废气时才具经济性。此外,由于生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性,只是适合于易生物降解的有机物才可使用生物法进行净化,一般生物菌剂生物法处理有机废气的普适性较差。

  由于具有绿色环保和处理费用较低等优点,近年来,生物法处理有机废气的研究工作进展很快,各种生物菌剂和填料的开发不断地取得突破,除了在除臭领域的应用外,近年来逐步拓展到酮类、醛类、脂类等多种类型的有机物的净化(在低浓度情况下使用),生物法在今后将会成为有机废气(特别是恶臭气体)治理的主要技术之一。

  2.5除臭市场需求巨大,除臭技术发展迅速

  异味扰民问题已经成为影响现阶段我国经济发展和社会稳定的一个主要问题之一。异味污染物包括臭味、香味、甜味、酸味、辣味及苦味等异于一般空气的气味(足以引起人们厌恶或其他不良情绪反应的气味),在这些“异味污染物”中,大部分为挥发性有机化合物,部分属于无机污染物(硫化氢、氨、二硫化碳)。我国在《恶臭污染物排放标准GB14554-93》中规定的恶臭污染物只有8种化合物:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醇、二硫化碳和苯乙烯。实际上能够对人的嗅觉引起不良反应的化合物还有很多,在GB14554-93中一并以“臭味”表示。各种有机物,特别是各类含有硫、氮、氧的杂原子有机物,如酚、醇、醛、酮、有机酸等等实际上都会对人的嗅觉产生影响。

  异味的产生源包括工业源和生活源。工业源包括炼油、塑料、橡胶、合成纤维、精细化工、日用化工、化学制药、生物制药、农药、化肥、纺织印染、工业污水处理、食品加工、肉产品加工、海产品加工、饲料加工等众多行业;生活源包括垃圾储存与转运、垃圾填埋与焚烧处理、生活污水处理、堆肥、餐饮油烟等等。异味污染物排放浓度低,一般在几十ppm以下,有的甚至在ppb级,治理困难。异味治理涉及到民生问题,影响社会安定,因此近年来各地环保部门明显加大了对异味的治理力度。由于涉及的行业众多,加之之前对异味的治理不重视,目前异味治理的市场巨大。

  异味的治理技术涉及到吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术、光氧化及光催化技术等,各种治理技术均有所应用,其中以吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术为主,光氧化及光催化技术近年来也部分得到了应用,但具体的、长期的治理效果有待进一步考察与评估。此外,采用植物液掩蔽法去除异味在诸如垃圾转运站等场合也得到了大量的应用。从目前的实际治理情况来看,治理企业普遍缺乏针对不同来源废气排放特征的认识,废气的成分分析非常困难,在技术选择上存在很大的盲目性,致使很大一部分的治理项目效果不佳,导致重复进行治理的情况频发。

  2.6不同技术交互融合,组合技术发展迅速

  VOCs治理的难点在于成分极其复杂,不同类型的化合物性质各异,在大多数行业中所产生的VOCs又是以混合物的形式排放。因此采用单一的治理技术往往难以达到治理效果,在经济上也不合理,通常情况下需要采用多种治理技术的组合治理工艺。因此近年来各种组合治理工艺发展迅速,如吸附浓缩+催化燃烧技术、吸附浓缩+高温焚烧技术、吸附浓缩+吸收技术、低温等离子体+吸收技术、低温等离子体+催化技术等,即使是吸附技术,有时也会采用不同吸附剂工艺的组合工艺,如活性炭吸附回收+沸石转轮吸附浓缩技术+冷凝回收技术。采用组合治理技术,从净化效果上考虑是为了实现污染物的达标排放,是从成本上考虑可以降低治理费用,以最低的代价实现治理效果。

  2.7实施清洁生产,从源头上减少使用量和排放量是目前VOCs减排控制的发展趋势

  对于挥发性有机废气的治理,首先应该从污染源头进行控制,减少生产工艺中VOCs的排放量。主要包括变更原材料,使用低污染的原材料取代高污染原材料;改善生产操作条件,降低有机物的无组织逸散;采用新工艺,尽量减少有机溶剂的使用量,限制污染物的产生。采取源头治理,改变粗放型的生产工艺,可以从根本上减少VOCs的排放,降低末端治理的负荷。

  随着VOCs污染排放控制政策法规和管理制度体系的逐步建立,进行末端治理的代价提高,特别是明确规定下一步将会实施VOCs的排污收费制度,迫使企业开始注重清洁生产工艺的提升,从源头上减少VOCs的使用量和排放量。如汽车制造等行业水性涂料的使用、包装印刷行业水性油墨(包括单一溶剂油墨)的使用等。近年来在汽车制造行业开始大面积推广使用水性涂料,VOCs的排放大大减少,末端治理成本也随之大大降低;集装箱、造船等行业也在探索使用水性涂料;在包装印刷行业的复合膜制造过程中,开始大量推广无溶剂复合技术,在印刷过程中开始推广无苯无酮和单一溶剂油墨,可以大大降低未末端治理的成本;在防治涂布行业中大大减少了使用溶剂的种类,便于溶剂的回收利用,使得治理成本大大降低。

  3行业市场企业状况

  与美、日、欧等发达国家和地区相比,我国工业VOCs的治理工作起步较晚。而在诸如原料药制造、人造皮革(PU合成革)、农药制造、软包装印刷、电子终端产品制 造、人造板、纤维板、木制家具制造、化学纤维(粘胶丝)制造、造船、集装箱制造、煤化工(焦化)VOCs重污染行业,在我国又集中了全世界大部分的产能,VOCs的污染形势严峻。西方发达国家在上世纪八、九十年代已经基本上完成了对重点行业的VOCs治理工作,我国虽然在上世纪九十年代《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)和《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)颁布实施以后部分开展了重点行业VOCs的治理工作,但管理的重点主要是在除尘、脱硫和脱硝方面,对VOCs的治理工作未引起足够的重视。实际上,我国重点行业VOCs的治理工作是在“十二五”期间《环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》(2010)、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》(2012)和《大气污染防治行动计划》(2013)三个文件发布以后才真正地引起重视,进入启动的阶段,总体上比西方发达国家晚了至少20年。目前的治理任务繁重,市场需求巨大。

  3.1行业市场状况

  (1)2013年下半年《大气污染防治行动计划》发布以后,各地明显加强了VOCs治理工作,2014年全国有机废气治理行业得到了快速地发展。随着各重点行业排放标准的陆续颁布实施,以及VOCs排污收费制度的制定,VOCs的治理行业将进入了发展的快车道,预计2015年会有更大的发展。

  (2)我国作为制造业大国,涉及到VOCs污染排放的行业众多,VOCs重污染行业在我国占了全世界大部分的产能,加之企业普遍清洁生产水平较低,造成我国的VOCs排放总量巨大,因此从近期来看,中国VOCs治理的市场巨大,是其他国家在发展过程中都没遇到过的。

  (3)从VOCs治理的推进方式来看,挥发性有机污染VOCs减排与控制需要从重点行业入手,走行业减排的道路。目前各地政府部门都是从重点行业开始抓起,提倡“行业减排”和“减量减排”的理念,从重点行业/重点污染源做起,分阶段、有步骤逐渐推进,以《大气污染防治行动计划》为依据,目前各地主要在石油化工、有机化工、工业涂装和包装印刷等重点行业开展治理工作。另外,目前在我国建立了众多不同类型的制造业工业园区,企业高度集中,在这些园区中污染物排放也高度集中,对园区进行综合整治,开展VOCs污染综合防治工作会收到更好的效果。因此,目前各地治理的重点是抓园区的VOCs治理,如石化工业园区、制药工业园区、化工工业园区等。

  (4)从重点区域来讲,根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,目前的治理重点区域主要集中在“三区”、“十群”所规定的区域,其中津冀地区由于空气污染最为严重,随着近年来京津冀一体化的推进,对VOCs的污染防治工作抓的最紧,各地的排放标准体系和管理制度体系推进的也最快;其次为长三角地区。

  (5)从目前的治理重点来看,“异味”的治理虽然对VOCs的减排贡献不大(通常异味成分的浓度很低),但由于涉及到民生问题,影响社会稳定,而且涉及到众多的行业,市场非常大,政府部门近年来对涉及到异味排放的企业抓的最紧,近年来异味治理的市场激增,涉及到的治理项目比较多。

  (6)从企业的发展情况来看,由于近年来VOCs的治理已经成为大气污染治理的热点领域,各种社会资本特别是一些投资公司纷纷看好该行业的发展前景,开始进入VOCs治理行业。一些技术实力较强、具有良好发展前景的治理公司开始寻求通过融资、注资等途径进行发展,有些较大的公司通过收购规模小技术特点较强的企业,进行合并重组。不断寻求提高的企业实力和竞争力,成为目前VOCs治理企业发展的一个显著趋势。

  (7)从企业的服务方式来看,VOCs治理设施运维服务的重要性逐渐显现。由于VOCs治理设施专业性很强,业主企业通常不具备运行维护的人才条件,治理设施管理不好,难以保证净化效果。因此近年来一些治理公司在治理设施完成以后继续负责实施的运行与维护管理工作,继续为业主提供运维服务,已经成为一个发展趋势。特别是在一些产业园区,对某一个行业进行治理,需要对溶剂进行统一收集提纯,需要由治理公司统一来完成,目前这方面的应用实例已经有很多了。

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