《科技创新与品牌》杂志社院士天地

“秦总捅”的火热人生

1987年担任动力工程系主任期间

  是的,不是“秦总统”,而是“秦总捅”,捅咕的捅,一不留神就会变成捅娄子的捅。所幸娄子没捅出来,倒叫他捅咕出一片艳阳天。
  这位“秦总捅”,参与组建了国内最早的锅炉专业;上世纪80年代从事流化床燃烧研究,捅咕出了可自然循环的热水锅炉和工业流化床锅炉;90年代开展煤粉燃烧研究,捅咕出了系列化的水平浓淡煤粉燃烧技术;本世纪,他开始了洁净煤技术和大气污染控制研究,同样成果显著。半个多世纪以来,他硬是凭借勇于探索、无所畏惧的“捅咕”精神,“烧”起了无数个电厂 ,“烘暖”了大半个中国的冷冬,更使我国的热能燃烧工程后继有人、绿色发展。
  这位“秦总捅”不是别人,正是中国工程院院士、哈尔滨工业大学的老教授秦裕琨。

打倒“煤老虎”
自然循环热水锅炉诞生

  1953年,秦裕琨20岁,从上海交通大学毕业。
  这一年,秦裕琨和一群热情洋溢的青年一起,由上海市副市长亲自送行,乘坐专列浩浩荡荡到了哈尔滨。作为师资研究生,他们被分配到哈尔滨工业大学,跟苏联专家学习建设新中国亟需的各种专业知识。秦裕琨被分到了锅炉专业(后改为热能工程专业),自此与锅炉和燃烧连在一起。
  当时哈工大的锅炉专业没有老教授,上世纪60年代初苏联专家撤走后,就全靠秦裕琨这帮研究生“唱主角”。一穷二白的现状和“文革”时期动荡的局势,没有挡住年轻人昂扬奋进的热情,作为骨干教师,秦裕琨带领年轻老师们“抓革命促生产”—组织专业教材、教更年轻的学生,还要深入一线搞科研。

1991年,秦裕琨院士率团访问日本期间,在千叶大学会见该校理事长

  “当时领导交给我们一个任务:打倒‘煤老虎’。”在那个年代,国内普遍采用强制循环热水锅炉。这种锅炉通过蒸汽传导热量的方式运行,不仅效率低,而且受制于供电的连续性。当时的电力供应并不稳定,一旦停电,锅炉立即停止工作,非常容易造成炉内的水汽化进而产生水击,影响设备的安全运行。秦裕琨说的“煤老虎”,就是小锅炉的燃煤改造问题。
  1968年,秦裕琨带领学员接受了改造“省革委会”锅炉房的任务,而当时的他,还顶着“漏网右派”、“反动学术权威”的大帽子。那段时间,他所承受的压力,不仅来自于国内相关技术上的空白无可借鉴,而且来自于仅几个月停暖期里异常紧张的时间,更来自于动荡时期严酷的政治气候。但他没有退路,只能硬着头皮坚持。
  白天挨批判,晚上收集资料、搞科研,什么条件都不具备,什么借鉴都没有,只能一点一点积累—没有资料,就亲自调研收集;没有实验室和设备,就多做理论分析论证。
  经过慎重思考和反复研究,秦裕琨在国内首次提出热水锅炉可采用自然循环方式运行的学术思想。他发现,改造小锅炉的关键是避免停电后炉内水的迅速汽化,而保证水的循环就可以解决这个问题。但是,“热水和凉水的温差仅20度甚至更小,差距太小,循环不起来。要让水安全地循环,并不是那么简单的。而且一旦出问题,就是大问题。”通过无数次的分析论证、推倒重来,熬过不知道多少个不眠之夜,秦裕琨终于实现了预期的想法和目标。
  当被问到“万一真出了问题怎么办”时,秦院士大笑着回答:“一定要成功,没有万一,这个地方不允许万一的出现。”不仅不允许万一的出现,而且所有的设计、制造、施工工作要在停暖期完成,紧张程度可想而知。
  功夫不负有心人。经过几个月的论证和实验,秦裕琨研发出了一套自然循环热水锅炉的水动力计算方法,并据此设计制造出了我国第一台自然循环热水锅炉。经过施工,1968年冬,自然循环热水锅炉成功投入运行,从此掀开了我国工业锅炉制造史上的新篇章。直到今天,我国大部分地区冬季采暖的主要设备还是这种锅炉。

秦裕琨院士(左)深夜在黄岛电厂现场参加新燃烧器调试后用餐

  1969年,他又成功地对哈工大锅炉房中的9台2吨燃用烟煤的手烧炉进行了改烧褐煤的改造,将其改造成了带旋风燃烬室的工业流化床锅炉,极大提高了生产效率,并取得了良好的燃烧效率,填补了国内空白。
  在不断的研究分析、改造试验过程中,秦裕琨理论联系实际,各方面能力都迅速提升。而“秦总捅”的名号,也是在这个时候叫响的。
  后来,改革开放初期,他又带领课题组开展了自然循环热水锅炉和流化床锅炉相关的研究工作,获得多项省部级科技进步奖励。

攻坚大锅炉
开创水平浓淡煤粉燃烧技术

  改革开放之后,随着经济的发展和社会的进步,电力供应日趋稳定,锅炉专业的长远发展和电力行业的切实所需取代停电成为锅炉设计和燃煤技术发展的首要考虑因素。
  “锅炉专业的研究趋势要求我们搞技术难度大、技术含量高的大锅炉研究工作,以获得更加健康、持续的发展。”秦裕琨说,当时电力工业的大锅炉在燃烧方面存在很多问题,其中最突出的是燃烧效率低、低负荷稳燃能力差、氮氧化物排放量大、高温腐蚀和易结渣等5大顽疾,它们互相制约,严重影响着电力工业的健康发展。
  为了解决这些问题,从上世纪80年代后期开始,已近花甲之年的秦裕琨带领团队开始了攻坚大锅炉的战役,其中煤粉燃烧研究是前哨战。
我国煤炭资源总量丰富,但人均剩余探明可采资源储量少。“家底儿薄,买不起好的,只能有什么样的烧什么样的。”于是,怎么把难烧的煤烧起来,成为秦裕琨首先要解决的难题。

秦裕琨院士(前右一)与焦作电厂总工、西安热工院院长在焦作电厂炉前

  “1987年开始提搞煤粉燃烧这个事,当时国内已经有好几个学校在搞煤粉锅炉改造了,各有各的样子,大家都说我们搞晚了,赶不上末班车了。”秦裕琨笑呵呵地说。尽管如此,秦裕琨仍然坚持了自己的想法,他在综合总结国内外研究成果的基础上,结合自己多年从事炉内传热和燃烧理论研究的经验,提出了水平浓淡煤粉燃烧的学术思想,并在不断的理论研究和实验中进一步论证其可行性。
  秦裕琨当时已是哈工大的副校长,教学和管理工作都非常繁忙,他只能利用晚上时间搞研究。在没有任何资金支持的情况下,秦裕琨带着3个学生,在简陋的实验室里度过了一个又一个不眠之夜。因为没钱,很多实验只能靠人工完成,尤其锅炉实验需要连续运行,于是每有实验必会通宵。第二天不上班的时候,秦裕琨就跟学生一起熬夜。好在实验结果拿到,技术相关基本问题得到了解决,证明他们的想法是对的,下一步的电厂实验是可行的。
  但是,因为并无前人经验,电厂试验风险极大,没有电厂愿意承担这份风险,推广遇阻。几经周折,秦裕琨找到了远在北大荒的红兴隆电厂。“先是帮他们解决了差煤燃烧的问题,救活了电厂附属煤矿,降低了电厂运营成本。”在这颗“救心丸”下肚后,电厂终于同意秦裕琨在他们那里做试验。
  他们从最小的、35吨炉子做起,由于前期论证充分、准备充足,试验很快获得成功,而电厂也凭借这项新技术获得了显著的经济效益。有了第一步的成功,接下来的研究和实验工作也变得顺畅。从35吨到65吨,再慢慢向大机组发展。
  1994年,该项技术在辽化420t/h锅炉上成功应用,同时取得了高效燃烧、低污染(降低氮氧化物排放)、低负荷稳燃和防结渣等效果,并为向更大机组发展积累了宝贵的经验;1995年,旋流浓淡煤粉燃烧器经过充分实验室研究后,在黄岛电厂 200MW机组上成功应用;1997年,直流水平浓淡煤粉燃烧器在河南焦作200MW机组上燃烧无烟煤成功应用,并以此为示范工程大面积推广应用;1998年6月,应用水平浓淡煤粉燃烧技术的300MW机组点火成功,标志着水平浓淡煤粉燃烧技术进一步走向成熟。
  经过10多年的拼搏努力,水平浓淡煤粉燃烧技术不断发展创新,形成了一系列的煤粉燃烧技术体系,覆盖了电站锅炉的主要燃烧方式和煤种,为国家带来了巨大的经济效益和社会效益,氮氧化物的排放也大幅降低。

秦裕琨院士(左)与外国同行交流

  专家鉴定意见认为:该技术“理论上有创新,技术上有突破,适应面广,投资回收期短,经济效益突出,社会效益明显,市场前景广阔,为煤粉燃烧技术发展作出了贡献,达到了国际先进水平。特别是在用煤粉燃烧方式燃用无烟煤、贫煤时,在同时取得稳燃性能好、燃烧效率高、低氮氧化物排放、防止结渣并可望控制高温腐蚀的综合效果方面,属国际领先水平”。

秦裕琨院士(前排中)参加2000年度国家科技奖励大会

  2000年,“风包粉系列煤粉燃烧技术的推广与应用”项目获得黑龙江省科技进步一等奖和国家技术发明二等奖。2001年,秦裕琨参加了在人民大会堂举行的国家科学技术奖励大会,接受全国人民的祝贺。也是在这一年,秦裕琨当选中国工程院院士,身上的担子又重了许多。

多找几棵“树”
推动团队研究方向多元化

  多年来,锅炉燃烧所产生的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等排放物对环境造成了极大影响。而以煤为主要发电燃料、占全国电厂 70%的火电厂,也成为氮氧化物污染的三大源头之首。
  其实自从锅炉出现开始,就一直背着燃烧率低、耗能高、污染重的大帽子。现如今,随着水平浓淡煤粉燃烧技术的大幅推广和应用,在秦裕琨等科研工作者的努力下,电厂锅炉的燃烧效率已达99%,耗能高问题也已相对弱化,如何摆脱重污染这一桎梏成为首要问题。
  如何最大化利用资源、提高煤炭燃烧率、降低氮氧化物排放,也正是秦裕琨团队多年从事和关注的问题。
  1999年,在秦裕琨原团队—哈工大热能工程教研室燃烧课题组的基础上,哈尔滨工业大学燃烧工程研究所成立,秦裕琨任所长。在他的带领下,研究所迅速发展,逐渐形成了独特的风格特点,在清洁能源利用、环境保护及污染控制、化工过程及控制等学科领域形成了研究优势。
  为了更好地研究燃煤污染物减排技术,秦裕琨带领哈工大联合有关单位申请建立“燃煤污染物减排国家工程实验室”,并于2008年获得国家发改委的批复,开工建设。时至今日,队伍不断壮大,各项研究工作也开展顺利。
  面对锅炉产业会淘汰的说法,秦裕琨表示认同:“这是事实,锅炉淘汰是历史的必然,社会总在不断进步。”但他同样认可另外一句话:“到2050年,中国的电一半以上还是要靠煤。”“虽然早晚要结束,但这几十年还得靠它过日子,所以活还得干。”秦裕琨说这些的时候,坦然坚定。近年,他也在带领团队寻找新的研究方向,比如与煤燃烧原理大致相同的煤气化,还有新思路下的脱硫研究及脱硫后所形成硫酸钙的资源化利用等等。“可做的事情很多,我也不支持团队只走煤燃烧研究这一条路,不能在一棵树上吊死。”诚然,现代社会,多元化发展才是正道。
  如今,在秦裕琨的领导和规划下,研究所和重点实验室已在洁净煤燃烧技术、燃烧过程诊断及控制技术、大气污染物控制及净化技术、生物质资源化利用技术、废弃物无害化处理技术、多相流动及传热传质过程研究、先进洁净煤发电技术、热力过程的数值计算与仿真、可再生能源的开发与利用、能源与化工原料联产的煤炭综合利用技术等领域取得了重要进展,已经建立起以水平浓淡煤粉燃烧技术为核心的新技术群,引领相关领域的研究发展与产业应用,成为国内外能源企业和研究机构关注的焦点。

当下的理想
帮小兄弟们尽快成长

  从我国第一本锅炉专业教材《蒸汽锅炉燃料、燃烧理论及设备》,到满足电力需要编写《燃油锅炉燃烧设备及运行》,再到煤粉燃烧领域第一本专著《煤粉燃烧器设计及运行》等,秦裕琨把多年所学所想所做变成了一本本教材,科学、系统地放在学生面前,为他们开启了专业领域的大门,也为热能工程学科的建设和完善作出了重要贡献。
  多年来,他敬业严谨的工作态度、无私无畏的钻研精神、活跃开放的思维方式,已在言传身教中传达给了学生,如今,“秦总捅”教出的学生遍布全国各地,都已成为一方的中流砥柱。
  理想、信念,这些词对如今的年轻人来说,更多是字面上的意思。而对于经历了新中国初创时期百废待兴的秦裕琨来说,它们却承载了火热的青春和不息的热情,代表着无怨无悔和不懈坚持。
  “学了,就学好。干了,就干好。”这是秦裕琨常常对学生说的话,这朴素的价值观决定了他面对挑战时的坦然无惧、面对荣誉时的淡然平和。秦裕琨原本打算学机械制造,锅炉专业是由国家安排的。“刚开始的时候,很多人说学锅炉没干头,没前途,但以后的事谁知道。”秦裕琨那届学锅炉的研究生班出了3个工程院院士,1个科学院院士。所以,他说“很多事,学的时候,干的时候,并不知道以后有什么用,但其实你前面所做的一切,都在为你今后的发展铺垫道路。”他希望学生踏实勤奋,多学多练,也鼓励学生开阔思路、大胆创新,“只要学到了,就都是自己的”。
  如今“秦总捅”虽已退休,但他并没有歇下来,还总是忙忙叨叨—为年轻人指点研究课题,参加各种学术交流活动,也尽职于工程院,对燃烧工程、清洁能源等行业的技术发展建言献策。
  老骥志犹在,落红更护花。这位曾经怀揣火红理想的老人说,自己现在的理想,就是帮小兄弟们尽快成长起来,搞出“比进口更好的、除了中国没有的燃烧技术”,而这个未来“已经看得见”。