岳光溪

■本報記者 沈春蕾 程春生

“創新，實際上是站在巨人的肩膀上，不斷地面對原有技術的問題開展研究，一步步前進。當技術進步積累到一定階段，技術有了換代式的進步，才能稱作創新。”近日，中國工程院院士、清華大學教授岳光溪在2019年太原能源低碳發展論壇之煤炭能源的清潔高效利用分論壇上如是說。

這番關于創新的感悟源自岳光溪帶領的清華大學技術團隊與山西陽煤集團在煤氣化技術上的長期合作。他告訴《中國科學報》，“這項合作我們開展了近20年，才有了今天看到的成果——被稱之為‘國之重器’的晉華爐，并為煤炭能源清潔高效利用找到新路徑。”

為什么要做煤氣化

當年，清華大學教授張緒祎提出了循環流化床溫和氣化的概念，其目標主要指向我國中小城鎮煤氣供應。1993年，師從張緒祎的岳光溪繼承了老師的衣缽，成為課題組負責人，主要從事循環流化床的研究。

2000年，隨著國家工業化發展進程的推進，岳光溪敏銳地覺察到煤化工發展將成為戰略需求，而煤氣化技術是煤化工的龍頭。當時，我國具有自主知識產權、適合中國國情的煤氣化開發工作剛剛起步。于是，他安排剛剛畢業留校的博士張健勝，從循環流化床研究領域轉向大規模煤氣化領域。

岳光溪說：“煤化工的第一步就是煤的氣化，所產生的一氧化碳和氫氣是后續化工流程的原料。所以煤氣化，特別是近代的大規模高壓煤氣化技術，是煤化工的龍頭技術。在整個煤化工流程里往往是煤氣化流程的好壞，決定了整個煤化工流程的可靠性和經濟效益，所以是關鍵性瓶頸技術。”

國際上形成的大規模煤氣化技術有兩類：一類是殼牌公司開發的高壓純氧干粉氣化技術，第二類是GE—TEXACO的高壓純氧水煤漿氣化技術。

2000年開始，岳光溪團隊啟動煤氣化技術基礎研究。研究得出了兩個結論。第一，煤氣化的基本化學反應就是燃燒領域的欠氧燃燒反應。“所以我們研究燃燒的團隊有能力進入煤氣化研發領域，而且還有煤化工領域所不具備的燃燒工程經驗可以借鑒。” 岳光溪說。第二，相對而言GE—TEXACO的水煤漿氣化技術更為成熟可靠，因此應當選定水煤漿氣化技術作為開發的高起點。

自此，團隊首先引進了燃燒領域的分級送風火焰調控概念，提出了分級給氧水煤漿氣化技術，解決了原有GE—TEXACO技術中的噴嘴壽命短的問題，形成了第一代清華煤氣化技術。而后團隊又引進了燃燒領域的膜式壁冷卻和氣體火焰點燃水煤漿火焰的概念，解決了原GE—TEXACO技術的煤種適應性窄、點火時間長、熱絕緣耐火磚腐蝕嚴重等一系列缺點，開發出清華第二代水煤漿膜式壁氣化技術。

近年來，清華團隊又引進燃燒領域輻射換熱的經驗，將氣化爐產生的熱煤氣和熔渣的熱量加以回收，生產蒸氣，將氣化爐的能效極大地提高了一步，將單純煤氣化爐變成煤氣蒸氣聯產爐，形成了清華第三代煤氣化技術（晉華爐）。

怎樣將產學研結合

“我在呂梁嵐縣工作了6年，和山西有很深的感情。”因為有著這樣的情緣，岳光溪對山西的科技企業發展格外關注。

自2000年開始，岳光溪帶領團隊同時與陽煤集團和太原鍋爐廠建立了緊密、長期的產學研合作關系。岳光溪團隊與太原鍋爐廠先后開發了三代循環流化床燃燒鍋爐技術，將太原鍋爐廠的產值從幾千萬元提高到2019年的近20億元，產品占據了我國熱電供熱市場40%以上的份額。與此同時，與陽煤集團的產學研合作同樣形成了三代煤氣化技術，第三代晉華爐銷售量居全國第一。

通過與企業合作，岳光溪深刻體會到產學研是我國基礎工業的必經之路。“只有通過產學研合作才能將基礎研究創新通過企業變成產品和生產力。只有通過產學研合作，科研單位才能知道科研的方向和著力點。”

山西也有著產學研結合的迫切需求。新中國成立70年來，山西省累計生產煤炭192億噸，占全國產量的四分之一以上，覆蓋全國三分之二的省份。但是，對煤炭的過度依賴，也給山西省的生態環境帶來了嚴重破壞。山西省副省長賀天才指出：“推動煤炭產業實現轉型升級，對山西省的發展至關重要。” 岳光溪團隊與陽煤集團合作開發煤氣化技術、與太原鍋爐廠合作開發循環流化床清潔煤燃燒技術是山西產學研合作的兩個典型示范。

為何稱其“國之重器”

資料顯示，在山西省2800多億噸的煤炭儲量中，高灰、高硫、高灰熔點的“三高”劣質煤占三分之一。多年來，一些煤化工企業對“三高”劣質煤的氣化“束手無策”。究其原因，一方面是國內技術落后，另一方面是花巨資引進國外的氣化技術和裝置常常出現“水土不服”。

在此基礎上，岳光溪帶領的產學研用團隊，解決了GE—TEXACO氣化技術的痼疾，最終形成的清華第三代氣化技術滿足了山西“三高”煤氣化的需求。

“晉華爐的技術突破讓困擾多年的‘三高’劣質煤的氣化問題迎刃而解。”岳光溪介紹道，晉華爐讓煤炭清潔高效利用實現了重要突破，并且創造了兩個全球第一：一是將“水煤漿+膜式壁+輻射式蒸汽發生器”進行組合，成功實現工業化；二是將原氣化爐通過改造直接升級為更高效、可靠的聯產爐，打破了國外技術壟斷。

今年4月，在瑞士舉辦的第47屆日內瓦國際發明展上，“專吃”高灰、高硫、高灰熔點劣質煤的晉華爐被評為中國煤化工行業“國之重器”，并獲得金獎。此前，在2018年度中國煤炭工業協會科學技術獎的評選中，晉華爐備受專家青睞，摘得唯一的特等獎。

當記者問及晉華爐為何被稱為“國之重器”時，岳光溪的回答是：“我們不僅掌握了自主知識產權的核心技術，并且在技術水平上已經超過了國外。晉華爐在煤化工這個涉及我國能源安全的領域具有舉足輕重的作用，所以堪稱‘國之重器’。” 岳光溪表示，前進的腳步不會停止，晉華爐4.0正在緊鑼密鼓的研制中。

談及與陽煤集團的合作，岳光溪頗有感觸：“我們前后改進了三代技術，積累了豐富的煤氣化技術經驗，也借鑒了其他領域的經驗，促成了煤氣化技術的進步，證明學科交叉是傳統工業進步的一個捷徑。”