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以国家战略及企业需求为导向

——访中国工程院院士、清华大学热能工程系研究员岳光溪


“国家战略导向”是中国工程院院士、清华大学热能工程系研究员岳光溪每每畅谈科技创新时的关键词,也是他取得非凡成果的经验之谈。

面对一个具体的技术研究思路,岳光溪院士认为“问题导向”是基本方法。他说:“你在学校里边做的任何应用研究,它最终目的是解决产品问题,开发新产品。”

岳光溪院士说:“世界上所有化石燃料的核心问题在于如何清洁使用。中国的能源基础是煤炭,对中国的科学家和工程师而言就是解决大量使用煤炭,又避免引发严重污染的问题。这就是国家的战略。这个问题在国外找不到答案,只有自己找。”这是岳光溪团队在清洁煤技术方向上坚持40年初心不改的根本动力。

自上世纪80年代起,针对我国急需解决的劣质煤炭和洗煤过程产生的煤矸石清洁高效利用问题,岳光溪团队开展了循环流化床燃烧技术研发,连续承担国家“八五”到“十三五”相关科技攻关和“863”支撑项目。研究结果从气固两相流的角度诠释了循环流化床燃烧锅炉内在的流化形态,完全更新了循环流化床燃烧理论,给出了循环流化床锅炉的定态设计方法,奠定了我国循环流化床燃烧技术发展的基础。

同时,从与小型锅炉厂直到上海、东方、哈尔滨三大锅炉厂全面合作,从小型工业循环流化床锅炉逐步放大到发电锅炉,开发了国产先进的系列容量循环流化床锅炉产品。到2005年,其产品技术水平超越国外,将循环流化床锅炉超临界化,完成了世界最大容量、最高发电效率的600MW超临界循环流化床燃烧发电示范工程。该示范工程荣获2017年国家科技进步一等奖。

在循环流化床燃烧技术上达到世界领先并没有让岳光溪团队止步。针对全世界循环流化床燃烧锅炉的风机电耗高、可用率低的共性问题,该团队于2007年提出了基于流态条重构的节能型循环流化床技术。该技术将风机电耗降低30%,锅炉可用率提高到年均8000小时以上。岳光溪团队以山西太原锅炉集团为合作对象,完成产品开发,年产值从1亿元提高到了7亿~8亿元。2015年以来,国家对燃煤污染排放提出了世界最严格的标准,面对这个挑战,岳光溪团队再次从理论上提出调整循环流化床的内部流化状态,从而开发了在燃烧过程中直接达到超低排放的循环流化床技术。该技术震动了国际燃烧界,被评价为“认识上的突破”。太原锅炉集团的年产值也因此突破了10亿元。

岳光溪团队在煤气化技术方向的研发经验更说明了“战略导向”和“问题导向”的重要性。

岳光溪回忆起团队的煤气化技术研发历史说:“1993年,张绪祎教授将循环流化床研发的工作交给了我,提出了循环流化床中温气化的概念,其目标主要指向中国中小城镇煤气和供热供应。2000年时我有一种感觉,随着国家的工业化推进,化工(对煤气化技术的)需求将大增。因为国际石油、天然气价格和中国石油天然气的资源稀缺制约了石油化工在中国的发展,煤化工发展将成为战略需求。煤化工的龙头正是大规模高压煤气化。确定基本技术方向后,我安排刚刚毕业留校的张建胜博士,从循环流化床研究领域转向大规模煤气化领域。这是个战略决策和跨界的研发。”

岳光溪说:“从2000年开始,大家用自有资金启动高压纯氧气流床大规模煤气化技术基础研究,选定GE-TEXACO的水煤浆气化技术作为团队研发起点,引进燃烧行业通常采取的二次风调控火焰概念,提出了分级给氧水煤浆气化观点,形成了第一代清华煤气化技术。进而用带有高导热耐火材料层的膜式水冷壁代替原有高温耐火热绝缘砖,形成了水煤浆膜式壁的第二代清华煤气化技术。在此基础上,团队与阳煤集团形成产学研团队,解决了GE-TEXACO气化始终没有成功的高温煤气熔渣混合气流热回收与积灰的难题,形成了清华第三代气化技术,命名为晋华炉气化技术。”

他先容,2016年4月1日,晋华炉在阳煤丰喜肥业(集团)有限责任企业临猗企业投入运行,实现了水煤浆气化炉结构创新和旧炉改造,技术处于国际领先水平,截至2019年1月31日,为制造企业创造了22亿元产值,荣获2017年度中国氮肥甲醇行业技术进步唯一特等奖、2018年度中国煤炭工业科技进步唯一特等奖。

岳光溪强调,创新是一个长周期的过程,必须清醒地认识到现代工业是个体系。这个体系包含了诸多有机联系的环节。所谓创新就是体系里每个环节的进步累积。与其天天喊创新口号,不如深入生产实际,一个环节一个环节地改进,积累进步。(来源:中国化工报)

 

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