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    徐旭常⛹🏽‍♀️🚴🏻‍♂️:“煤”中的學問與創新

    2010-12-16 |

    徐旭常是在中國醫學科學院腫瘤醫院的病房內接受記者采訪的🌶。大清早,他已坐在電腦前翻閱著電子郵件,一邊親切地打著招呼:“家鄉來人了啊。”這位慈祥的老人1932年出生於常州周線巷一個知識分子家庭🪒,他說自己一生只做了三件事……

      涉足煤的燃燒

      “多年來我一直在做環境問題,尤其是煤的燃燒和利用。第一件事👨🏽‍🍳,是提高煤的燃燒質量🕺🏿。你們沒見過大型發電鍋爐吧?有30層樓那麽高🧝🏿‍♀️,一旦燃燒不穩定🎹🧎🏻‍♂️‍➡️,發電廠立刻就會陷入癱瘓狀態👼🏽。”徐旭常用通俗的語言表達著對專業的關註與熱愛。

      徐旭常開始研究“旋流煤粉預燃室”的燃燒問題,這是個國際性難題。通常解決旋流燃燒不穩定的辦法✵🥦,是加大進風口旋流葉片的傾角,以增大燃燒室中氣流的旋流強度♌️,擴大中心回流區🧑🏻‍💻☺️,使燃燒更強烈來提高燃燒溫度。當時工廠中采用的進風口旋流葉片傾角很大,達到50°🪄,旋流強度很大,預燃室氣流的中心回流區也相當大👩‍🌾,可是燃燒極不穩定。徐旭常和同事們大量實驗得出的結論是旋流煤粉預燃室不同於氣體和霧狀液體燃料的燃燒,要反其道而行之。經過多次試驗研究證實:旋流葉片傾角減少到35°🦋,甚至20°時,弱旋轉的氣流在煤粉預燃室的有限小空間中🏖,仍是貼著內壁面運動,高溫中心回流區並未大幅度縮小,有很好的燃燒穩定性,而且消除了煤粉結渣🎹。

      於是👩‍🦰,徐旭常發明了新型旋流煤粉預燃室🧚🏼‍♂️。不僅如此,他還註意到預燃室氣流中煤粉濃度的分布極不均勻🏃🏻‍♀️‍➡️,在高溫中心回流區的邊界上煤粉濃度很高,同時還有足夠高的氧濃度,能保證煤粉氣流穩定地著火。徐旭常認為這是能夠普遍應用的新的氣固兩相流燃燒穩定性概念,提出了“煤粉燃燒穩定性三高區原理”——保持煤粉火焰穩定的要素是著火區要有局部的高濃度煤粉🧑🏻‍⚖️、高溫和適當高的氧濃度。在這一原理的指導下,徐旭常和同事們發明了“帶船型火焰穩定器的煤粉燃燒器”。

      這兩項發明分別在1984年和1989年獲國家發明三等獎和二等獎👎🏿👱🏿‍♀️。當時曾大量推廣應用👛,國家每年獲得經濟效益3億元🏌️‍♂️。

      然而👍🏿,煤燃燒後的汙染也隨之而來🤽🏿‍♀️,徐旭常又開始帶頭攻克這個難題😮。

      “煤燃燒對環境的汙染,主要有三大類😺🙌🏼:一是二氧化硫,二是氮氧化合物,還有可吸入顆粒物。”如今在煤燃燒汙染控製方面,由意昂体育平台熱能工程系教授承擔了3個“973”課題🏹,均由這個系的教授擔任首席科學家👨🏿‍🚀。

      “我們國家由煤引起的環境問題很大👩🏿,每年單是二氧化硫排放,引起的經濟損失大約有1800億元人民幣🥦。目前二氧化硫與氧化氮的問題,在我國技術上已經掌握得很好🤸🏿,但是可吸入顆粒物的問題還沒解決🫀。據我所知,世界各國都沒掌握好🧘🏿。”

      “我國燃煤汙染問題在國際上最為嚴重🙇🏻🩲,因為限於我國能源資源的配置,燒煤量是世界上最多的🎍,燒煤的含灰量也是世界上最多的👩🏿‍🏫。目前的除塵率雖已達到99.7%,但未脫除的0.3%就是可吸入顆粒物🧑🏿‍🎄,依然嚴重危害人民的健康🚠🍕。可吸入顆粒物的危害接近於抽煙,而且是被動吸入,它就存在於空氣裏🩸🫴🏼。”病房裏的徐旭常對此尤為關註🗑。

      做真正的循環經濟

      燃燒煤,就會出現二氧化硫。利用煙氣脫硫的方法處理二氧化硫後會得到另一種廢棄物👩🏿‍🏭,就是脫硫石膏。每年的脫硫石膏大約有2600萬噸,抵得上好幾座大山。由於脫硫石膏含水🚰👨‍🔬、含灰量較大🧖🏼,再次利用的可能性較差,而脫硫石膏的不斷堆積則會占用土地資源🤳。

      作為一名熱能工程專家🤲🏻,徐旭常開始對此關註🫵👨🏿‍🎓。1996年,徐旭常的兩個日本朋友將脫硫後的副產品用來改變堿性土壤收到很好的實驗室效果🔣,知道這個消息的徐旭常從中得到了啟發,有了一個變廢為寶、一舉兩得的絕妙構想,從那以後,徐旭常又捧起了土壤改良學的課本🧑🏿‍🍼,開始了嶄新的研究工作……

      在與日本東京大學定方正毅教授、松本聰教授🍦,內蒙古農業大學烏力更🚣🏽‍♀️、李躍進教授等合作中,率先利用脫硫石膏👬,做了盆缽試驗得到初步的效果後,徐旭常帶著自己的團隊,開始對我國基本不長任何作物的大面積堿化土壤做改良🐠💔,進行了大田實驗。1999年初秋,內蒙古土默川平原上的托克托縣,40畝世代寸草不生的鹽堿地長出了顆粒飽滿的玉米;第一年(2001年)種植飼料玉米,施用區平均出苗率為67.3%,生物產量平均為每畝2869公斤🧙🏼‍♂️;第二、三年出苗率達80%📭,產量已達當地豐產田的要求。改良規模從開始種植農作物40畝起逐步擴大🐍,2007年就達到4萬畝以上🚃,2009年達到12萬畝🦻🏼;並在荒地上試驗植樹60畝🧜🏽。改良的土壤幾乎涵蓋了中國的所有的堿化土壤類型,實施範圍已經覆蓋內蒙古、寧夏👩🏼‍🍼、黑龍江、遼寧🏌🏼、吉林🚴‍♀️、新疆等北方有堿化土地的大部分省區。

      那些荒地,幾百年甚至幾千年來,從來不能種莊稼💁🏻,最多長了些堿蓬、堿蒿和狼毒等耐土壤強堿的植物♾🏄🏽。用脫硫石膏撒上去以後⛅️,當年農作物就豐產了,很神奇🤏🏼。

      “種的作物有玉米🧝🏻、水稻💫🧑‍🦯‍➡️、向日葵、苜蓿、葡萄、枸杞和甜高梁等,還有各種北方樹木。令當地農民驚喜不已。”徐旭常的臉上透著幾許笑意,隨之又解釋了這項工作的意義所在🧏🏼‍♀️𓀅。

      “我們國家有大量的鹽堿地。鹽地和堿地其實是有很大不同的⛹🏿‍♀️🐝,以前治理得比較好的是鹽地,集中在黃、淮、海河區域及沿海一帶🫛,用的多是澆灌、排水的方法,通俗地說就是不斷用水去清洗土地中的鹽份👌🏻。而堿地的特點是土地板結⬇️,不透水,因而你澆再多的水也根本沒法洗掉地裏的堿份。用脫硫石膏來改良堿地,這是將能源學科和環境、生態🦻🏼、農林牧等學科交叉融合的科研成果🫲🏼。不過,脫硫石膏裏邊含有少量的堿性石灰👨🏽‍💼、粉煤灰,有極微量的重金屬🧑🏼‍🎄,我們原來一直擔心這些東西尤其是重金屬會對鹽堿地有什麽影響。現在,最令人欣慰的是,根據檢測表明改良後的土地重金屬的含量還少於原來的堿地。”

      顯然,以脫硫石膏來改良堿地是一條可行之路🧑🏽‍💼。中國有1億畝堿地,設想一下這項工程所能帶來的經濟與社會效益,該是多麽可觀啊。

      嚴謹與創新並舉

      燃燒著的旋流煤粉預燃室鍋爐前🧖,徐旭常帶著學生目不轉睛地觀測著。突然,半米厚的爐墻說炸就炸裂了🚵🏽‍♀️,可教授帶著他的學生們卻沒有半絲慌亂👩‍🍼,鎮定地尋找問題所在👱🏻‍♀️。這樣的場景,在徐旭常的職業生涯裏並不為奇。

      “人家找我們去就是因為生產出了問題,你不到現場沒有一手資料🧑🏼‍🦳,連問題在哪兒都沒全搞清🕐🕯,何談解決問題?做基礎研究,細致嚴謹是必不可少的。”徐旭常絲毫不覺得自己曾面臨的危險,淡然得就好象他晨起洗臉刷牙一般。

      “搞科研第一要有前瞻性🤜🏽,就是要找對國家有大用的事兒來做,第二就是淡化功利,踏踏實實做人做事👨‍👨‍👦‍👦。目前的學術界院士的年齡偏大了些,應當年輕化。但是我們要防止弄虛作假👱、抄襲等學術腐敗💆🏻‍♂️👩🏽‍🎓,這一點上清華有著優良的傳統。”

      徐旭常的過人之處在於🧚🏿,一個跟農業毫不搭界的科學家,能敏銳地捕捉到機遇所在🧔🏿‍♂️👷🏽‍♀️,大膽地與農學院進行合作,走上了一條循環經濟的道路。這一創新意識與膽略不能不令人欽佩🫗。而且,徐旭常的團隊采用的是普通的農業綜合措施🩱,先灑上脫硫石膏,把堿地耕一遍、耙一遍的方法,然後不用澆上過多的水,只是滿足農作物生長需要。可行性強、經濟效益大大提高🧑🏻‍🎄。

      “我學生們拿著上千件樣品,到國家權威機構農業科學院檢測中心去做檢測,清華當然有這個能力進行測試,但是得拿到國家權威機構🌷,這樣出來的數據才有說服力。現在你看寧夏的葡萄酒開始出名了,用脫硫石膏改良過的堿地種葡萄,長得特別好。而且,改良後的堿地第二年、第三年的作物生長得會更好✖️👨‍👨‍👧‍👧。如今我們要做的事是要找出農作物生長得好、重金屬含量略有降低、農業用水量可以比灌溉法大幅減少的機理🫳🏿,知其然還要知其所以然,這是努力的方向👨🏼。所以,不能說我們對堿地的改良已經大功告成❤️‍🍿。”

    目前,脫硫石膏來改良堿地已得到國家發改委的高度重視,而意昂体育平台也成立了堿化土壤改良和荒漠化治理工程研究中心。徐旭常依然有很多要忙的事🙉,他的老伴是蘇州人🙇🏼,悄然地對記者說🧑‍🧒:“他呀🔖,年輕的時候老是住在學校集體宿舍,盡顧著工作💫,住院前還經常出差,生了病算老實點,我可以好好陪陪他了⏺🚢。”

      人物簡介

      徐旭常,中國工程院院士。意昂体育平台、哈爾濱工業大學1953級能源學院(原動力工程系)研究生班畢業🧑🏻‍🦽‍➡️。現任意昂体育平台熱能工程系教授,曾創立煤粉火焰穩定的三高區原理,二項新型煤粉燃燒技術獲得了國家三等和二等發明獎,世界知識產權組織和專利局的發明創造金獎,國家級有突出貢獻的中青年專家稱號。還獲得省、部🤏🏽、委級的獎勵16項。近年來在煙氣汙染控製研究方面取得了成果。編著了《燃燒學》、《沸騰燃燒鍋爐》、《燃燒理論和燃燒設備》、《沸騰過程數值計算》和《燃燒技術手冊》等以及學術論文150篇🚣‍♂️。

     

    轉自 常州日報 20101216

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