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国家科技奖系列报道:循环流化床技术的“突围之路”
爱因斯坦 2018-09-06
导语

目前,超临界循环流化床锅炉全球市场占有率超过95%,近三年新增产值58.4亿。项目实现了600兆瓦超临界循环流化床的国际梦想,被国际能源组织认定是国际循环流化床燃烧技术发展的标志性事件,是中国在洁净煤发电技术领域对世界的贡献。

煤炭为中国经济发展提供了基础能源,但其燃烧污染也束缚了社会的健康发展。在清华,有这样一支团队,他们数十年如一日,致力于清洁煤燃烧技术的创新与突破,用自己的肩膀扛起了中国循环流化床燃烧技术的发展之旗。

团队领头人叫吕俊复,一位在循环流化床领域兢兢业业、勤勉攻关20余年的智慧学者。“我们拥有一支优秀的团队,他们不仅有坚定的信念和科学的研究方法,而且优势互补、各尽所能,这是取得成绩的重要保障。

2018年初,吕俊复和他的团队完成的“600兆瓦超临界循环流化床锅炉技术开发、研制与工程示范”项目获得国家科技进步奖一等奖。该项目在没有国际先例的条件下,系统地突破了超临界循环流化床容量跨域和参数提高带来的巨大理论及工程挑战,构建了超临界循环流化床锅炉设计理论和关键技术体系,研制出世界上容量最大、参数最高的600兆瓦超临界循环流化床锅炉,标志着我国在循环流化床燃烧技术领域走在了国际前列,在世界循环流化床锅炉发展史上烙下浓重一笔。

循环流化床技术是洁净煤燃烧技术的一种,它的煤种适应性特别宽,各种劣质煤都能烧。更重要的是,在燃烧过程中无需外部干涉,只依靠自身就能无成本实现氮氧化物排放量低值,并且可以通过在燃烧室中直接放入石灰石的方式脱去燃烧产生的二氧化硫,与在锅炉后尾部烟气净化技术相比,相对简单,成本低,还起到了节水的作用。

清华大学是我国流化床燃烧技术开发的先行者。自上世纪80年代起,清华大学团队便紧跟国际发展前沿,开始致力于循环流化床燃烧技术的自主研究。在张绪祎教授、岳光溪院士等一代代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,至本世纪初期,以清华大学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。

“当我们走到了世界前列时,发展方向就成为了必须考虑的问题。”针对循环流化床燃烧在污染控制上的优势及其在效率上尚存在的不足,上世纪末,清华大学便开始了超临界循环流化床锅炉的探索。

超临界循环流化床锅炉技术对中国有着特别重要的意义,更高效率、更少污染,燃料适应性强、污染控制成本低,是占煤炭总产量20%以上的劣质煤的经济规模化利用的最佳选择,及时满足了我国新时期的重大市场需求。”在没有先例的条件下,吕俊复和他的团队十余年如一日,把全部精力扑在了发展适合中国煤种条件的超临界循环流化床技术研发上。

团队在应用研究中获得了一批原创性基础研究成果,完整揭示了超临界循环流化床锅炉的基本原理,创建了超临界循环流化床锅炉设计理论和关键技术体系;开发了超临界循环流化床锅炉设计技术,发明了系列专利部件结构,率先研制出世界容量最大、参数最高600兆瓦超临界循环流化床锅炉;创建了控制、仿真、系统集成和安装、调试、安全运行技术体系,建成了世界首台600兆瓦超临界循环流化床示范工程,各项指标全面优于国外同期开发的超临界循环流化床。

对于吕俊复和他的团队来说,这些还远远不够。“我们中国人应当将自己的技术产品更多地推广到世界舞台上去。”目前,超临界循环流化床锅炉全球市场占有率超过95%,近三年新增产值58.4亿。项目实现了600兆瓦超临界循环流化床的国际梦想,被国际能源组织认定是国际循环流化床燃烧技术发展的标志性事件,是中国在洁净煤发电技术领域对世界的贡献。

在吕俊复看来,这个历时十多年的项目取得成功,主要得益于蓬勃发展的时代机遇,清华良好的科学研究平台和氛围,以及优秀的产学研合作队伍。

吕俊复和他的团队是一个跨行业、跨部门的全国性团队,云集了东方电气集团有限公司、神华国能集团有限公司等国内主要的循环流化床锅炉研究优势单位。正是在这支产学研团队的支持下,保障了创新技术从实验室迅速走向工程示范。

“未来的路还有很长,要做的事情还很多。我们相信,将来会有更多循环流化床领域的‘攀登者’,会产生更多更为出色的科研成果,为祖国的清洁煤事业发展作出更多更大的贡献。”吕俊复说。

(本文来源:清华大学新闻网;)

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  • 洁净煤燃烧
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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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