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清华大学吕俊复团队的科研“真经”

2018-01-22 19:20编辑:www.bjxyrd.com人气:


项目摘得2017年度国家科技进步奖一等奖——

清华大学吕俊复团队科研“真经”

光明日报记者邓晖

  1月18日下午,清华大学主楼接待厅,偌大的会场里坐满了科研“牛人”。

  这是清华首次举行的年度科研创新交流会。第一个登台交流的,就是该校能源与动力工程系教授吕俊复。一张薄薄的A4纸,短短五六分钟,吕俊复阐述了他近三十年的科研心得:一、工科科研要面向国家经济建设的重大需求,引领国际而不是跟踪跟随;二、应用研究要聚焦于技术创新,服务于整个行业;三、重大项目研究需要长期、持续付出,“冷板凳”可能会一坐多年。

  而在不久前的2017年度国家科学技术奖励大会上,正是这位衣着简朴、话语平实的学者,凭借上述科研“真经”,带领团队以“600兆瓦超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范”项目摘得了国家科技进步奖一等奖。

  这个世界上容量最大、参数最高的循环流化床锅炉,解决了我国劣质燃料的高效清洁利用问题,被国际能源组织认定为国际循环流化床燃烧技术发展的标志性事件,代表了超临界循环流化床锅炉的技术研发中心从欧美转向了中国。

清华大学吕俊复团队的科研“真经”

  四川白马超临界循环流化床示范电站 清华大学供图

   向每年8亿吨劣质煤发起冲击

  很多人都用过锅炉。但超临界循环流化床锅炉,对中国到底意味着什么?

  我国是燃煤大国,一次能源将近70%来自煤炭,而这个局面在相当长的历史阶段无法根本改变,劣质煤高效清洁规模化经济利用十分迫切。循环流化床技术正是洁净煤燃烧技术的一种,把化工里的流态化技术转移到燃烧领域使用。

清华大学吕俊复团队的科研“真经”

  吕俊复(后排右2)在指导学生 清华大学供图

  “好烧的煤不会用到循环流化床锅炉,这一技术主要就是针对劣质煤的。”吕俊复给记者算了一笔账,每年我国大概有8亿吨劣质燃料。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,即便任其堆放也会造成环境问题。“循环流化床燃烧具有燃料适应性强、污染控制成本低、深度调峰能力好的优点,一台600兆瓦年每年可节约燃料成本5400万元人民币,是占煤炭总量30%的劣质煤清洁利用的最佳选择。”吕俊复说。

清华大学吕俊复团队的科研“真经”

  吕俊复 清华大学供图

  一直以来,清华大学就是我国流化床燃烧技术开发的先行者。自20世纪80年代起,清华大学团队便紧跟国际发展前沿,致力于循环流化床燃烧技术的自主研究。在科研工作者的不懈努力下,一系列由清华自主研究的技术与成果相继推出,至21世纪初期,以清华为代表的中国循环流化床燃烧技术逐渐从“学生角色”转变为主流。其中的代表性成果,系列亚临界及以下参数循环流化床锅炉的成功运行,标志着中国循环流化床技术成为世界引领者。

  “当我们走到了世界前列,发展方向就成为必须考虑的问题。”吕俊复告诉记者,针对循环流化床燃烧在污染控制上的优势及其在发电效率上进一步提高,20世纪末,清华便开始了对更高效率、更少污染、更能满足我国新时期市场需求的超临界循环流化床锅炉的探索。

  此时,世界上并无先例,所有可参考的资料只有4篇国际论文。事实上,当最后研究获得成功发现,这4篇论文所涉及的假设条件也几乎都是错误的。

  但摆在眼前的却是重重难关——炉膛高度超过40米之上气固流动行为会怎么样?炉内的流动对管内超临界水的传热有什么影响?管内超临界水强制流动安全性条件是什么?

  从2000年开始,吕俊复带领团队,针对关键技术体系中的问题逐一研究。经过十几年不懈的自主开发,团队将循环流化床的认识从一维发展到三维、从静态发展到动态,完整地揭示了超临界循环流化床锅炉原理,在国际上首次建立了超临界循环流化床锅炉整套设计理论和计算模型,创新形成了超临界循环流化床锅炉关键技术体系。

  “我们彻底弄清楚了整个超临界循环流化床锅炉的工作原理和技术脉络。”吕俊复介绍,项目相关成果获授权发明专利33项、实用新型70项、软件著作权6项,发表论文234篇,被广泛推广使用,解决了我国劣质煤的高效清洁利用问题,被鉴定认为“完全自主开发,关键技术创新性显著,研究成果达到国际领先水平”。也正是由于彻底掌握了技术原理,后续自如地开发了各种超临界循环流化床锅炉均获得成功。

   从实验室迅速走向工程示范的优秀样本

(来源:北京信息港)

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