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徐旭常:跨界的能源专家

2019-09-30 10:12:00 能源思考9月刊

简介:徐旭常,1932年11月29日生,江苏常州人。清华大学热能工程系教授,中国工程院院士。1953年毕业于东北工学院,1956年毕业于清华大学研究生班,毕业后留校任教。他多年来从事热能工程、锅炉、燃烧及污染控制的工程技术研究和教学工作。结合我国的能源工业的实际需要,研究改进了煤粉燃烧和硫化床燃烧设备,发明创造了煤粉预燃室和带火焰稳定船的直流煤粉燃烧器,分别获得了国家科技进步奖三等奖和国家发明奖二等发明。近年来研究与煤燃烧有关的大气污染的治理,参与了国家科技攀登计划研究项目"煤和石油的高效率低污染燃烧过程的基础研究"中煤粉燃烧有害产物的生成机理及其控制的研究。1995年当选为中国工程院院士。

他一生只做三件事,改进煤燃烧、改善土壤、教书育人;他虽是院士,又被称为“亚洲火神”,但他在学生眼中,始终是个和蔼可亲的老师;他虽已离开我们,但他一丝不苟的治学态度和活到老、学到老的精神,将一直激励后人前进。

扎根应用 注重理论

徐旭常曾教育自己的学生,搞工程技术不能从杂志缝里找课题,而必须从生产实践中发现问题。啃下燃烧学这块硬骨头后,徐旭常在实践中发现了科研事业的第一个兴奋点。

上世纪70年代,大型电站锅炉普遍采用煤粉锅炉,煤粉燃烧不稳定,每次点火升炉或低负荷运行时,都要投重油辅助燃烧。中国当时富煤贫油,重极速体育直播格比煤贵5倍以上。徐旭常想,如果通过锅炉改造来节省燃油消耗,不正是“为国家做了点事”吗?领悟这点后,他马上开始与同事对煤粉预燃室燃烧器展开研究,希望能设计一种可以稳定煤粉炉膛内火焰的燃烧器,从而大幅减少辅助燃油用量。

其实国际上对这项技术已经探索了许久,但一直未能成功。

常规的理论和思路认为,解决预燃室燃烧器中燃烧不稳定的方法是加大进风口旋流叶片的倾角,但徐旭常团队经过反复试验,最终做出了完全相反的判断:减小旋流叶片的倾角进而减小旋流强度才是正确的方法。最终按照这个逻辑,徐旭常团队成功研制出一款新型的煤粉预燃室燃烧器,截至1983年,国内已经有几十台电站锅炉装设了这种预燃室燃烧器,每年可节油约2万吨,折合人民币600万元左右,这在当年是相当可观的经济数据。

但成功研制燃烧器后的徐旭常并没有感觉豁然开朗,反而陷入了困惑,原因在于传统火焰稳定理论解释不了这款燃烧器的实际运行状态。要想进一步改进推广燃烧器,就要研究出更科学的火焰稳定理论。徐旭常决定重新计算,在实验基础上,他和团队尝试对预燃室中的煤粉燃烧过程进行数值计算,进一步分析燃烧设备中的稳燃因素,最终徐旭常提出了著名的“煤粉燃烧稳定性三高区原理”。

之后十年中,船型燃烧器被广泛地应用到了电力部门各种不同型号的煤粉锅炉上,截至1995年,已成功地在18个省(区、直辖市)64个火力发电厂的125台锅炉上实现了稳定运行,为国家获得的经济效益超过了1.5亿元。

研究跨界不设限

在上世纪80年代初,徐旭常注意到了燃烧污染问题。他当时判断出,这将是未来国内有重大需求的研究方向。于是说干就干,他决定首先从危害最大的二氧化硫和氮氧化物开始。

1999年,第一台有中国自主知识产权的湿法烟气脱硫装置被成功建立。后来,徐旭常团队又研究了半干法烟气脱硫技术、干法烟气脱硫技术以及燃煤污染物联合脱除技术。在进行燃煤污染物防治研究的同时,徐旭常还关注到另一个问题:石灰石—石膏湿法以其稳定、高效等优点在当时是世界上最成熟、应用最广泛的脱硫工艺,但这种工艺会产生大量副产物——脱硫石膏,其露天堆积不仅会占用大量的空间场地,还可能导致二次污染,该如何低成本地处置呢?

在1995年一次国际交流中,徐旭常了解到日本学者利用脱硫石膏进行土壤改造的想法后,将东北地区的土样寄到东京进行实验,实验取得了良好的效果,这使他十分兴奋,在查阅了大量文献后,他提出使用普通的农耕技术将脱硫石膏播撒到盐碱地中的建议。辗转奔波近两年,他的想法得以在内蒙古土默川旗托克托县伍什家乡毡匠营村实现——曾有人在这里投资建了10000亩农场,用传统的深挖沟、大水灌排的方法,想把荒芜了百年以上的重度盐碱地改造为良田,最终未能成功。

徐旭常为了验证自己的想法,应用耕、耙等普通农田耕作方式,直接在田中撒播脱硫石膏,效果显著,当年40亩试验田出苗率就达到了60%,秋后取得了丰产。从此,这种盐碱地改良技术一炮而红,改良规模从最初的40亩发展到2016年的20万亩。

21世纪初,二氧化硫与氮氧化物脱除技术日趋成熟,碱化土壤改良也卓有成效,徐旭常又支持团队成员逐步转入对PM2.5的研究,同一时间,重金属污染也进入他的视野。

徐旭常结合我国能源工业的实际需要,研究改进了煤粉燃烧和流化床燃烧设备,发明创造了煤粉预燃室和带火焰稳定船的直流煤粉燃烧器;他大胆变废为宝,利用脱硫石膏来改善碱性土壤,大大提高了碱性土地的农作物产量;他长期在清华大学从事人才培养工作,教书育人、为人师表,为我国教育事业做出了贡献。2011年,徐旭常教授永远地离开了我们。但他一生在科研中辛勤耕耘、严谨投入,在教学中的和蔼可亲、默默付出,在工作中坚持而不放弃,谦虚不张扬的精神,将成为后辈人学习的宝贵财富。




责任编辑: 李颖

标签:徐旭常,煤燃烧,大气污染治理