“國家戰(zhàn)略導(dǎo)向”是中國工程院院士、清華大學熱能工程系研究員岳光溪每每暢談科技創(chuàng)新時的關(guān)鍵詞,也是他取得非凡成果的經(jīng)驗之談。
面對一個具體的技術(shù)研究思路,岳光溪院士認為“問題導(dǎo)向”是基本方法。他說:“你在學校里邊做的任何應(yīng)用研究,它最終目的是解決產(chǎn)品問題,開發(fā)新產(chǎn)品。”
岳光溪院士說:“世界上所有化石燃料的核心問題在于如何清潔使用。中國的能源基礎(chǔ)是煤炭,對中國的科學家和工程師而言就是解決大量使用煤炭,又避免引發(fā)嚴重污染的問題。這就是國家的戰(zhàn)略。這個問題在國外找不到答案,只有自己找。”這是岳光溪團隊在清潔煤技術(shù)方向上堅持40年初心不改的根本動力。
自上世紀80年代起,針對我國急需解決的劣質(zhì)煤炭和洗煤過程產(chǎn)生的煤矸石清潔高效利用問題,岳光溪團隊開展了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)研發(fā),連續(xù)承擔國家“八五”到“十三五”相關(guān)科技攻關(guān)和“863”支撐項目。研究結(jié)果從氣固兩相流的角度詮釋了循環(huán)流化床燃燒鍋爐內(nèi)在的流化形態(tài),完全更新了循環(huán)流化床燃燒理論,給出了循環(huán)流化床鍋爐的定態(tài)設(shè)計方法,奠定了我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
同時,從與小型鍋爐廠直到上海、東方、哈爾濱三大鍋爐廠全面合作,從小型工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐逐步放大到發(fā)電鍋爐,開發(fā)了國產(chǎn)先進的系列容量循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。到2005年,其產(chǎn)品技術(shù)水平超越國外,將循環(huán)流化床鍋爐超臨界化,完成了世界最大容量、最高發(fā)電效率的600MW超臨界循環(huán)流化床燃燒發(fā)電示范工程。該示范工程榮獲2017年國家科技進步一等獎。
在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)上達到世界領(lǐng)先并沒有讓岳光溪團隊止步。針對全世界循環(huán)流化床燃燒鍋爐的風機電耗高、可用率低的共性問題,該團隊于2007年提出了基于流態(tài)條重構(gòu)的節(jié)能型循環(huán)流化床技術(shù)。該技術(shù)將風機電耗降低30%,鍋爐可用率提高到年均8000小時以上。岳光溪團隊以山西太原鍋爐集團為合作對象,完成產(chǎn)品開發(fā),年產(chǎn)值從1億元提高到了7億~8億元。2015年以來,國家對燃煤污染排放提出了世界最嚴格的標準,面對這個挑戰(zhàn),岳光溪團隊再次從理論上提出調(diào)整循環(huán)流化床的內(nèi)部流化狀態(tài),從而開發(fā)了在燃燒過程中直接達到超低排放的循環(huán)流化床技術(shù)。該技術(shù)震動了國際燃燒界,被評價為“認識上的突破”。太原鍋爐集團的年產(chǎn)值也因此突破了10億元。
岳光溪團隊在煤氣化技術(shù)方向的研發(fā)經(jīng)驗更說明了“戰(zhàn)略導(dǎo)向”和“問題導(dǎo)向”的重要性。
岳光溪回憶起團隊的煤氣化技術(shù)研發(fā)歷史說:“1993年,張緒祎教授將循環(huán)流化床研發(fā)的工作交給了我,提出了循環(huán)流化床中溫氣化的概念,其目標主要指向中國中小城鎮(zhèn)煤氣和供熱供應(yīng)。2000年時我有一種感覺,隨著國家的工業(yè)化推進,化工(對煤氣化技術(shù)的)需求將大增。因為國際石油、天然氣價格和中國石油天然氣的資源稀缺制約了石油化工在中國的發(fā)展,煤化工發(fā)展將成為戰(zhàn)略需求。煤化工的龍頭正是大規(guī)模高壓煤氣化。確定基本技術(shù)方向后,我安排剛剛畢業(yè)留校的張建勝博士,從循環(huán)流化床研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向大規(guī)模煤氣化領(lǐng)域。這是個戰(zhàn)略決策和跨界的研發(fā)。”
岳光溪說:“從2000年開始,我們用自有資金啟動高壓純氧氣流床大規(guī)模煤氣化技術(shù)基礎(chǔ)研究,選定GE-TEXACO的水煤漿氣化技術(shù)作為團隊研發(fā)起點,引進燃燒行業(yè)通常采取的二次風調(diào)控火焰概念,提出了分級給氧水煤漿氣化觀點,形成了第一代清華煤氣化技術(shù)。進而用帶有高導(dǎo)熱耐火材料層的膜式水冷壁代替原有高溫耐火熱絕緣磚,形成了水煤漿膜式壁的第二代清華煤氣化技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,團隊與陽煤集團形成產(chǎn)學研團隊,解決了GE-TEXACO氣化始終沒有成功的高溫煤氣熔渣混合氣流熱回收與積灰的難題,形成了清華第三代氣化技術(shù),命名為晉華爐氣化技術(shù)。”
他介紹,2016年4月1日,晉華爐在陽煤豐喜肥業(yè)(集團)有限責任公司臨猗公司投入運行,實現(xiàn)了水煤漿氣化爐結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和舊爐改造,技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平,截至2019年1月31日,為制造企業(yè)創(chuàng)造了22億元產(chǎn)值,榮獲2017年度中國氮肥甲醇行業(yè)技術(shù)進步唯一特等獎、2018年度中國煤炭工業(yè)科技進步唯一特等獎。
岳光溪強調(diào),創(chuàng)新是一個長周期的過程,必須清醒地認識到現(xiàn)代工業(yè)是個體系。這個體系包含了諸多有機聯(lián)系的環(huán)節(jié)。所謂創(chuàng)新就是體系里每個環(huán)節(jié)的進步累積。與其天天喊創(chuàng)新口號,不如深入生產(chǎn)實際,一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)地改進,積累進步。
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