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岳光溪:炉火纯青 自强不息

2024-06-15池文淑

科技创新与品牌 2024年4期
关键词:气化炉流化床锅炉

池文淑

岳光溪,中国工程院院士,清华大学能源与动力工程系教授,博士生导师,1987—1992年期间在美国麻省理工学院化工系先后做访问学者、高级访问学者。

岳光溪院士在基础能源研究领域有40多年的治学和科研经历,是国际知名的循环流化床燃烧专家和煤气化专家,是我国洁净煤技术领域的领军人物。

他创新发展了循环流化床燃烧理论体系,建立了以定态设计为核心的循环流化床锅炉燃烧理论体系及设计导则,并用于实践,开发了系列自主知识产权的循环流化床锅炉产品,大规模产业化应用,占据了全部国内市场。他自主研发的循环流化床锅炉出口到日本,让国产装备打入国际市场;他在2000年即提出循环流化床锅炉高参数超临界化的研究,指导团队完成世界最大容量超临界600兆瓦循环流化床研发,被国际能源组织认为是国际循环流化床技术发展的里程碑事件;2006年,提出通过流态重构以降低厂用电率的第二代节能型循环流化床燃烧技术,在国内大规模推广,荣获了2011年国际流态化学术界的成就奖。在国家大力推进燃煤超低排放的背景下,他再次应用定态设计理论指导开发了第三代超低排放循环流化床燃烧技术,通过流态优化调整,实现了炉内高效脱硫和低氮氧化物的超低排放,第三代技术正在国内推广。

岳光溪指导学生张建胜和团队在2000年进入煤化工的煤气化技术领域。以高压纯氧气流化床水煤浆气化为起点,借鉴燃烧领域的理论和工程经验加以改进,形成了我国自主的先进水煤浆气化炉三代产品。首先是借鉴燃烧领域的分级送风经验用于气化炉,不但打破了德士古水煤浆气化专利壁垒,而且延长了水煤浆喷嘴的工作寿命,改进了气化率,形成了清华第一代气化技术;进而引入燃烧领域的膜式壁技术和卫燃带技术到气化领域,所形成的第二代清华气化炉拓宽了气化煤种的范围,将气化炉内的热绝缘耐火材料寿命延长到与压力壳同等,极大地降低了维修成本,将气化炉启动时间从3天降低到3小时。第二代技术性能独特,以至于美国德士古公司都想引进;近年,团队再次借用锅炉行业对辐射换热和对流换热的经验,将现有水煤浆气化炉改进成清华第三代煤气蒸汽联产炉,回收了水煤浆气化炉因水分蒸发损失的热量。为了表示对合作单位和区域贡献的谢意,该技术称为“晋华炉”,在煤化工领域得到广泛推广,引领了气化技术的发展,为我国清洁煤事业作出了杰出贡献。

岳光溪先后发表论文500余篇,其中SCI、EI收录近400篇,出版专著3部;获授权发明专利50余项。获国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖1项,省部级科技进步/发明奖一等奖5项、二等奖2项。鉴于他在循环流化床领域的杰出贡献,获国际循环流化床终生成就奖、光华工程科技奖、ASME最佳论文奖。2009年被推选为中国工程院院士。

在接受本刊记者采访时,岳光溪分享了他个人的求学经历和科研心得体会。他认为,应用研究需要兼具科学家、工程师和商人的特质,不仅要有扎实的理论基础,还要具备解决实际问题的工程转化能力和商业、市场敏锐度。岳光溪进一步谈道,“创新是一个长周期的过程,需要在时间和理论之间不断循环和螺旋上升,从工业实际问题中抽取本质问题,回到实验室进行研究,这是做应用研究的基本途径;多学科融合,跨界是创新的捷径;中国科技界的‘卡脖子问题不是一招解决的事,而必须也只能用系统工程的概念,理解现代工业社会的科研,生产长链条上每个节点的环环相扣,缺一不可,共同改进,长期改进的积累才能换代创新。对待国外技术,国际合作我们要一分为二地分析和看待,既不妄自菲薄,也不崇洋媚外,取其精华,去其糟粕。”

立足国情 自立自强

能源,是国家的命脉。如何清洁高效地利用化石能源,对国家的生存发展至关重要。在我国,劣质煤量多而热值低,如何让劣质煤成为清洁的血液,为国家蓬勃发展注入绿色低碳动力,需要攻关洁净煤燃烧技术相关领域。

作为燃煤大国,我国一次能源超过60%来自煤炭。煤炭生产过程中会副产低热值燃料,每年近10亿吨。烧,如果技术不过关,就会产生大量环境污染;不烧,不仅会造成巨大的资源浪费,其堆放也会造成严重的环境问题。因此,劣质煤高效清洁规模化经济利用十分迫切。

循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)技术正是针对劣质燃料利用发展出的一种先进的洁净煤燃烧技术。能选择在国家急需的技术方向开展长期工作,也是岳光溪院士能够取得成果的根本原因之一。

作为我国循环流化床燃烧技术开发的先行者,自20世纪80年代起,岳光溪始终工作在洁净煤技术研发第一线。在循环流化床燃烧领域,他连续负责组织了国家“八五”至“十三五”有关循环流化床燃烧的攻关项目,其间完成了循环流化床锅炉燃烧理论体系的构建,指导开发了系列容量循环流化床锅炉直至世界最大容量600兆瓦超临界循环流化床发电示范工程。

岳光溪和他的团队完成了循环流化床燃烧理论体系骨架的搭建,彻底弄清了循环流化床锅炉设计背后的原理,揭开了国外技术的缺陷和不适应中国企业情况的根本原因,使循环流化床锅炉设计从纯经验方式转向了“中国特色”的理论指导方式。

对如何看待国外技术,岳光溪说,对待国外技术,国际合作我们要一分为二地分析和看待。首先是学习认识国外技术,学明白了,然后根据中国的特点加以改进,适应当地条件。既不妄自菲薄,也不崇洋媚外,取其精华,去其糟粕。岳光溪院士与法国EDF、法国ALSTOM、 瑞士ABB、日本IHI、美国B&W、英国BP建立了科研合作关系,完成了这些公司多项科研任务。2009年担任了第20届国际流化床燃烧会议主席,2010年担任了国际能源组织IEA-CFB的中方代表。

2011年5月4日,第十届国际循环流化床和流态化技术委员会将“国际流化床技术成就奖”授予清华大学热能工程系岳光溪院士。这项技术的连续突破,标志着中国循环流化床燃烧技术跟上了世界潮流,完成了“从跟别人学,到超越世界”的过程,这不仅是技术的一次改革,更是行业的一大进步。

绿色低碳 转型升级

“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的重要讲话中郑重阐明中国立场、作出“双碳”目标的庄严承诺。这个承诺是作为地球村一个负责任成员的表态,也是我国经济社会转型的自身需求。中共二十大以来,习近平总书记进一步指出“在抓好煤炭清洁高效利用的同时,加快煤电机组灵活性改造,发展可再生能源,推动煤炭和新能源优化组合,增加新能源消纳能力”。即煤炭能源为保证能源安全的基础,同时作为给不稳定的新能源接入作为配合调峰的基础。为助力“双碳”目标实现,循环流化床也在积极探索转型之路。

作为洁净煤技术领域的专家,在岳光溪看来,实现碳达峰、碳中和是一个很大的议题,需要全局规划。实现“双碳”目标包含了碳源及碳汇两方面,二者平衡才能达到碳中和。他说道:“传统化石能源清洁高效利用,或者推动更多使用清洁能源,目的都是为了节能减排。由于风能、太阳能等清洁能源存在天然的不确定性和间歇性,化石能源从保证基本负荷的单一功能向基本负荷加调峰双功能转换,储能和无碳低价新能源的发展,是未来能源转型需要解决的问题。”

在由科技创新人物构成的浩瀚星空里,岳光溪犹如一颗璀璨的明星,以其深厚的学术造诣和卓越的科研成果,照亮了国家科技事业的未来之路。他不仅在学术界享有崇高的声誉,更以其坚定的科研信念和不懈的创新精神,赢得了社会各界的广泛赞誉。

在科研领域,岳光溪取得了令人瞩目的成就。他带领团队攻克了一系列技术难题,取得了多项重大突破。他的研究成果不仅推动了学科的发展,更为社会进步和经济发展作出了重要贡献。他的论文被广泛引用,他的项目获得了多项国家级奖项,他的贡献得到了学术界和行业内的广泛认可。

岳光溪的科研精神和态度更是令人敬佩。他始终坚持实事求是,问题导向,以解决实际问题为己任。他勇于探索未知领域,敢于挑战传统观念,不断创新科研方法和思路。他注重团队合作,善于发挥每个人的优势,共同攻克难题。

除了科研事业,岳光溪还积极履行社会责任。他关注社会热点问题,积极参与科普教育和人才培养工作。他深入基层,与企业和社区合作,推动科技成果的转化和应用。他的社会责任感和使命感,让人们对他的敬仰之情更加深厚。

岳光溪是一位卓越的科学家和杰出的科研领导者,他的风采不仅仅体现在他的科研成果和社会贡献上,更体现在他的人格魅力和精神风貌上。他的成就和品质,不仅为国家科技事业注入了强大的动力,他严谨治学、勤奋工作的精神,还为年轻一代科研工作者树立了榜样。他谦逊低调、平易近人,对待年轻人总是耐心指导、悉心培养。他坚韧不拔、勇于创新的精神,激励着更多的人投身于科技事业中。

在岳光溪看来,国家“双碳”目标的确立,为从事清洁煤技术研究的同行们提出了更高的要求,特别是为青年工作者获得了更大的研究和实践空间,他为年轻一辈送上“前景无限,大有可为”的寄语,期待在未来的日子里,大家携手薪火相传,共同发挥智慧和才能,为国家科技事业和社会发展作出更加卓越的贡献。

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