攀上循環(huán)流化床技術(shù)珠峰
——訪(fǎng)2017年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲得者呂俊復(fù)團(tuán)隊(duì)
來(lái)源：《中國(guó)教育報(bào)》2017-01-9 董魯皖龍
清華大學(xué)等30余家單位共同參與研發(fā)的600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)開(kāi)發(fā)、研制與工程示范項(xiàng)目，系統(tǒng)解決了循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)從300兆瓦亞臨界自然循環(huán)突破到600兆瓦超臨界強(qiáng)制流動(dòng)帶來(lái)的理論及工程挑戰(zhàn)，完成了世界首臺(tái)600兆瓦超臨界鍋爐的創(chuàng)新實(shí)踐。
“現(xiàn)在，在國(guó)際能源組織的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展歷程圖上，近年來(lái)標(biāo)志性事件是四川白馬生產(chǎn)出600兆瓦的超臨界循環(huán)流化床鍋爐，只有中國(guó)一家。白馬一躍，世界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)從此向中國(guó)看齊！”清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系教授呂俊復(fù)說(shuō)。
由清華大學(xué)、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司、神華集團(tuán)等30余家單位共同參與研發(fā)的600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)開(kāi)發(fā)、研制與工程示范項(xiàng)目，解決了循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)從300兆瓦亞臨界自然循環(huán)突破到600兆瓦超臨界強(qiáng)制流動(dòng)帶來(lái)的理論及工程挑戰(zhàn)，完成了世界首臺(tái)600兆瓦超臨界鍋爐的創(chuàng)新實(shí)踐，獲得了2017年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
持續(xù)走了30多年
騏驥千里，非一日之功。從上世紀(jì)80年代清華大學(xué)試驗(yàn)電廠(chǎng)第一臺(tái)3兆瓦的循環(huán)流化床鍋爐探索開(kāi)發(fā)，到600兆瓦的四川白馬超臨界循環(huán)流化床示范電站建成，呂俊復(fù)團(tuán)隊(duì)持續(xù)走了30多年。
“循環(huán)流化床燃燒具有燃料適應(yīng)性強(qiáng)、污染控制成本低、深度調(diào)峰能力好的優(yōu)點(diǎn)，是占煤炭總量30%的劣質(zhì)煤清潔利用的最佳選擇。”呂俊復(fù)說(shuō)。
“必須在提高效率上做文章?；鹆Πl(fā)電的歷史表明，提高參數(shù)是提高蒸汽循環(huán)發(fā)電效率的有效途徑，這也是我國(guó)的重大需求。”帶著這樣的想法，呂俊復(fù)主持開(kāi)展了超臨界循環(huán)流化床的探索，梳理形成了超臨界循環(huán)流化床鍋爐關(guān)鍵技術(shù)體系，完成了國(guó)際上第一篇研究超臨界循環(huán)流化床的博士論文。
“鍋爐是特種設(shè)備，幾十米高的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里做不了，要和產(chǎn)業(yè)界緊密結(jié)合。”呂俊復(fù)說(shuō)，這次600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)就是在東方鍋爐、神華集團(tuán)等多家單位的支持下成功由理論走向?qū)嵺`，從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H工程。
“徹底把超臨界循環(huán)流化床燃燒技術(shù)研究透了”
爐膛高度超過(guò)40米之上氣固流動(dòng)行為會(huì)怎么樣？爐內(nèi)的流動(dòng)對(duì)管內(nèi)超臨界水的傳熱有什么影響？管內(nèi)超臨界水強(qiáng)制流動(dòng)安全性條件是什么？盡管問(wèn)題重重，但當(dāng)時(shí)世界上尚無(wú)超臨界循環(huán)流化床鍋爐的先例。
呂俊復(fù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)體系中的問(wèn)題逐一研究：在電廠(chǎng)建55米高的試驗(yàn)臺(tái)，利用實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)和理論分析建立理論模型；根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)優(yōu)化……
從2000年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)十幾年不懈的自主開(kāi)發(fā)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了超臨界循環(huán)流化床物料濃度三維分布規(guī)律和水冷壁熱流二維分布規(guī)律；揭示出大型循環(huán)流化床床面流化均勻性和穩(wěn)定性機(jī)理；提出了超臨界循環(huán)流化床的水動(dòng)力設(shè)計(jì)導(dǎo)則和低質(zhì)量流率水循環(huán)解決方案；發(fā)現(xiàn)了大型循環(huán)流化床中氮氧化物生成與控制的獨(dú)特機(jī)制，并提出了深度低氮排放途徑；將循環(huán)流化床的認(rèn)識(shí)從一維發(fā)展到三維、從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，完整地揭示了超臨界循環(huán)流化床鍋爐原理，國(guó)際上首次建立了超臨界循環(huán)流化床鍋爐整套設(shè)計(jì)理論和計(jì)算模型，創(chuàng)新形成了超臨界循環(huán)流化床鍋爐關(guān)鍵技術(shù)體系。
“徹底弄清楚了整個(gè)超臨界循環(huán)流化床鍋爐的工作原理和技術(shù)脈絡(luò)。”呂俊復(fù)介紹，2006年開(kāi)始建設(shè)600兆瓦超臨界循環(huán)流化床示范工程，與國(guó)外背靠背研發(fā)，因種種原因直到2012年底才投入運(yùn)行，“雖然投運(yùn)晚于美國(guó)同期開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，沒(méi)有拿到超臨界循環(huán)流化床技術(shù)世界第一，但拿到了600兆瓦超臨界循環(huán)流化床工程世界第一，而美國(guó)同期開(kāi)發(fā)的只有460兆瓦”。
世界超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)中心，徹底從歐美轉(zhuǎn)向了中國(guó)。
“感謝偉大時(shí)代，給了我們干事創(chuàng)業(yè)的環(huán)境”
談到成績(jī)，呂俊復(fù)很謙虛。
“這么多參與單位，即便在清華也有多人參加，能作為第一完成人領(lǐng)獎(jiǎng)，我是占了便宜的。”談起獲獎(jiǎng)，呂俊復(fù)想要感謝的人很多，尤其是岳光溪院士、黃其勵(lì)院士、秦裕琨院士等的支持和提攜，但他最感謝的還是這個(gè)偉大的時(shí)代，“是時(shí)代為我們提供了干事創(chuàng)業(yè)的環(huán)境”。
白馬600兆瓦超臨界循環(huán)流化床發(fā)電示范工程投運(yùn)之后，國(guó)際上的超臨界循環(huán)流化床鍋爐全部為中國(guó)中標(biāo)，包括蒙古國(guó)、羅馬尼亞、波黑等，而國(guó)內(nèi)則是80多臺(tái)。
“我們技術(shù)的全球市場(chǎng)占有率超過(guò)95%，還有越來(lái)越多的國(guó)家找我們談。”呂俊復(fù)說(shuō)，而價(jià)值5億多元人民幣的600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐雖然只有幾臺(tái)訂單，卻是全球超臨界循環(huán)流化床技術(shù)的珠峰。
面對(duì)中國(guó)的環(huán)境壓力，呂俊復(fù)正在率領(lǐng)幾十年形成的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行更高效率、更低排放的660兆瓦超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的研究開(kāi)發(fā)，這是國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持的項(xiàng)目，預(yù)計(jì)在2020年底投運(yùn)。屆時(shí)，我們將再一次站到世界前列。
編輯：藤子
