□ 李明麗

張建勝專心細(xì)致地調(diào)整煤氣化實(shí)驗(yàn)裝置

中國煤炭儲(chǔ)量豐富，然而，煤化程度較低的低階煤和高灰分、高灰熔點(diǎn)、高硫的“三高煤”占據(jù)了中國煤炭的半壁江山，這不僅使煤炭資源得不到充分運(yùn)用，還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。隨著能源與環(huán)境雙重壓力的不斷升級(jí)，如何把煤炭高效清潔的“吃干榨凈”，成為中國煤炭科技人員最緊迫的任務(wù)之一。煤氣化技術(shù)，作為潔凈高效利用煤炭的主要途徑之一，對(duì)于身陷能源于環(huán)境困局的中國來說，就像一顆火種，照亮了一條充滿希望的道路：它不僅是煤炭深加工、轉(zhuǎn)化的先導(dǎo)技術(shù)，而且還是“綠色煤電”、煤化工、煤制油過程中，實(shí)現(xiàn)煤炭綜合利用和無污染排放的關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)，對(duì)于中國減輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低對(duì)進(jìn)口石油依賴具有重大意義。

17年前，為了打破國外在煤氣化技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ覈膲艛?，懷揣“核心技術(shù)必須在我”夢(mèng)想的張建勝毅然從循環(huán)流化床燃燒研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)到現(xiàn)代煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)，先后開發(fā)了三代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的清華氣化爐工藝技術(shù)，并進(jìn)行了成功的商業(yè)應(yīng)用，使我國的煤氣化技術(shù)進(jìn)入世界領(lǐng)先水平。

夢(mèng)想，因付諸行動(dòng)才神圣，因持之以恒而偉大?；仡櫭簹饣夹g(shù)開發(fā)之路，那是張建勝的人生筑夢(mèng)路。在這條路上，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)披荊斬棘，翻山越嶺，以17年的時(shí)光，把團(tuán)隊(duì)鑄成了中國煤化工科技大軍中的一支中堅(jiān)力量，把自己鍛煉成為煤化工科技大軍的“排頭兵”。而現(xiàn)在，他還在筑夢(mèng)路上砥礪前行，他說，他要手持創(chuàng)新利劍，與時(shí)代“同頻共振”，繼續(xù)破解煤化工領(lǐng)域之難題。

風(fēng)雨砥礪鑄國器

要么燒不好，要么燒不凈，高效與清潔，似乎成了煤炭利用一對(duì)難解的矛盾。

在中國，無論是作為燃料還是作為化工原料，煤炭都占有舉足輕重的位置。在中國的能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比近70%，居主導(dǎo)地位；并且，目前我國已探明煤炭儲(chǔ)量為10200億噸，但55%以上都是煤化程度低的低價(jià)煤和高灰分、高灰熔點(diǎn)、高硫的“三高煤”的劣質(zhì)煤。由于劣質(zhì)煤直接燃燒或氣化效率低，現(xiàn)有技術(shù)無法充分利用其資源價(jià)值，導(dǎo)致了煤炭資源的巨大浪費(fèi)；并且，由于煤炭大量長期消費(fèi)累積和重工業(yè)的發(fā)展，使空氣污染日益加重，局部地區(qū)出現(xiàn)了“霧霾鎖城”等較嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。在這樣的背景下，如何把煤炭“燒好”“燒凈”，成為各國煤炭科技人員爭(zhēng)相探索的問題。

為破解煤炭高效與清潔的矛盾，張建勝博士畢業(yè)后，便從循環(huán)流化床燃燒領(lǐng)域轉(zhuǎn)到現(xiàn)代煤氣化技術(shù)領(lǐng)域。他說，煤氣化技術(shù)被譽(yù)為煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，在煤炭的清潔利用上發(fā)揮著重要作用。特別是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈除了煤炭直接液化成液體燃料外，都是以煤氣化為工藝源頭，可以說，煤氣化技術(shù)就是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)核心。而他要利用煤氣化技術(shù)，讓煤炭由“黑色資源”變?yōu)椤熬G色資源”。

煤氣化技術(shù)是指把經(jīng)過適當(dāng)處理的煤送入反應(yīng)器如氣化爐內(nèi)，在一定的溫度和壓力下，通過氧化劑以一定的流動(dòng)方式把其轉(zhuǎn)化成氣體的技術(shù)。“作為清潔能源利用技術(shù)，煤氣化技術(shù)可解決千百年來煤炭利用過程中的環(huán)境污染問題和多煤種的選用問題，不但能增強(qiáng)我國大容量煤氣化爐在煤化工應(yīng)用領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，還可為打破國外技術(shù)壟斷局面提供利器，更為國內(nèi)數(shù)量眾多的中小型化工及化肥企業(yè)的技術(shù)升級(jí)與改造，提供了一個(gè)技術(shù)水平高、成本低的選擇?！睆埥▌僬f道。

煤氣化技術(shù)已有悠久的歷史，尤其是20世紀(jì)70年代石油危機(jī)出現(xiàn)后，世界各國便廣泛開展了煤氣化技術(shù)的研究。我國多煤少油的局勢(shì)，在別國眼中是煤氣化技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)大市場(chǎng)，世界上種種成熟的、不成熟的，甚至帶有明顯缺陷的煤氣化技術(shù)紛紛擠入中國，這不僅使國內(nèi)煤氣化技術(shù)市場(chǎng)幾乎被國外壟斷，還使中國煤氣化技術(shù)市場(chǎng)進(jìn)入一個(gè)你爭(zhēng)我奪的“戰(zhàn)國時(shí)代”。

那么，在這樣的局勢(shì)下，“讓中國擁有自己的煤氣化技術(shù)，并領(lǐng)先全球”，成為張建勝埋頭煤氣化技術(shù)研究的動(dòng)力與目標(biāo)。為盡快實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，張建勝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)十?dāng)?shù)年如一日地扎根生產(chǎn)一線，通研各國煤氣化技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，為中國煤氣化技術(shù)的發(fā)展書寫了華麗篇章，也為中國煤化工產(chǎn)業(yè)開辟了新起點(diǎn)：

在原“863”、原“973”、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃與清華大學(xué)、山西省政府等大力支持下，張建勝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與陽煤豐喜、陽煤化機(jī)等企業(yè)組成了緊密型的“政產(chǎn)學(xué)研制用”聯(lián)盟。通過堅(jiān)持“高校出成果+企業(yè)敢擔(dān)當(dāng)+政府給支持”的創(chuàng)新合作模式，張建勝團(tuán)隊(duì)在不斷超越國外技術(shù)的征程中循序漸進(jìn)，以每隔五年一代新技術(shù)的奇跡，先后完成了晉華爐1.0、2.0、3.0氣化技術(shù)的研發(fā)和示范推廣，成功解決了我國高硫、高灰分、高灰熔點(diǎn)“三高煤”難以氣化、能耗高的難題，使中國煤氣化技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，也為世界煤氣化的發(fā)展貢獻(xiàn)了中國方案。

“在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，我國的煤氣化技術(shù)都是跟著國外學(xué)。那時(shí)候的技術(shù)是封鎖的，外國人‘只賣蘋果不賣樹’。如果我們要想‘果實(shí)’結(jié)得好，就得種自己的‘果樹’。而要種好‘果樹’就必須提升我們自己的獨(dú)立創(chuàng)新能力?！边@是張建勝在一次采訪中說的話。10多年過去，在煤炭“種樹人”的奮斗下，現(xiàn)在，中國也成為了賣“蘋果”的國家了。然而，這群“種樹人”仍沒有停止耕耘，在晉華爐3.0之后，他們正致力于單爐日處理煤2000噸級(jí)全熱回收高效水煤漿氣化示范裝置——晉華爐4.0的研發(fā)。張建勝依然是晉華爐4.0研發(fā)的掌舵者。

千錘百煉始見金

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)原會(huì)長李勇武（中）、中國氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)理事長顧宗勤（右二）考察“清華爐”現(xiàn)場(chǎng)。

7月6—8日，“2018年中國氮肥、甲醇技術(shù)大會(huì)”在山西省運(yùn)城市召開。在這次大會(huì)上，由清華大學(xué)山西研究院、陽煤豐喜、北京清創(chuàng)晉華及陽煤化機(jī)聯(lián)合研發(fā)的晉華爐3.0榮獲2017年中國氮肥、甲醇行業(yè)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)唯一的特等獎(jiǎng)。

這份榮譽(yù)不只是張建勝團(tuán)隊(duì)汗水與心血的結(jié)晶，從晉華爐1.0到晉華爐2.0、3.0的研發(fā)過程更是中國自主創(chuàng)新之路的縮影。

合成氣蒸汽聯(lián)產(chǎn)氣化爐（“晉華爐”3.0）科技成果鑒定會(huì)

在煤氣化技術(shù)中，氣化爐是其核心裝備?？梢哉f，氣化爐水平的高低是直接制約煤化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與安全環(huán)保問題的關(guān)鍵性硬件因素。而氣化爐制造一直是我們國家煤化工產(chǎn)業(yè)的一塊短板?！皻饣癄t技術(shù)門檻高，多年來，由于技術(shù)落后，國家許多化工企業(yè)不得不花費(fèi)巨資引進(jìn)國外的氣化技術(shù)和裝置。但進(jìn)口設(shè)備在中國因煤質(zhì)等因素，存在著‘水土不服’問題，無法解決我國‘三高’劣質(zhì)煤氣化的難題?！睆埥▌偃缡钦f。

看到了我國經(jīng)濟(jì)快速增長中能源領(lǐng)域存在的這些問題，為把這些問題全部解決掉，2001年，清華大學(xué)、北京達(dá)立科科技有限公司、山西陽煤豐喜肥業(yè)集團(tuán)三家“產(chǎn)學(xué)研”單位走到了一起，三方力量擰成一股繩向研制中國自己的氣化爐進(jìn)軍，而張建勝團(tuán)隊(duì)成為研究主力。

在合作過程中，三家單位發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，齊力研發(fā)。2006年1月，“非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)”研制成功。因是以清華大學(xué)為主進(jìn)行的科研項(xiàng)目，故又稱“非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù)”為第一代“清華爐”。

第一代“清華爐”主要技術(shù)原理是將煤炭加工成粉狀，加壓送入部分氧化氣化爐中生產(chǎn)合成氣。其原料通過給料機(jī)構(gòu)和燃料噴嘴進(jìn)入氣化爐的第一段，在第二段再補(bǔ)充部分氧氣，使第二段的溫度達(dá)到煤的灰熔點(diǎn)以上并完成氣化過程。作為研發(fā)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)人，張建勝說，該技術(shù)一問世就使國內(nèi)外大容量煤氣化技術(shù)市場(chǎng)為之震動(dòng)，它在陽煤豐喜集團(tuán)第一年投運(yùn)就使年運(yùn)轉(zhuǎn)率高達(dá)94%，年負(fù)荷率高達(dá)120%，投資比傳統(tǒng)水煤漿氣化爐低20%，創(chuàng)造了國內(nèi)水煤漿氣化裝置運(yùn)行的好成績。當(dāng)時(shí)，該技術(shù)在國內(nèi)迅速推廣，通過科技鑒定一年多，就有20余家用戶提出合作意向。

然而，第一代“清華爐”并非“完美”之爐。在安全運(yùn)行了一年后，在爐子更換局部耐火磚時(shí)發(fā)現(xiàn)更換成本高，一臺(tái)爐子更換耐火磚需200多萬元，檢修費(fèi)需要100多萬；另還發(fā)現(xiàn)了更換耐火磚要停爐一個(gè)月，養(yǎng)護(hù)又得一個(gè)月，這樣長的周期影響生產(chǎn)，造成氣化爐可用率降低、工廠生產(chǎn)成本高。

為解決上述問題，清華大學(xué)、北京達(dá)立科公司從2005年又開始進(jìn)行水冷壁水煤漿的研發(fā)?！盀閺浹a(bǔ)缺陷，我們?cè)诘谝淮鸂t子的基礎(chǔ)上用水冷壁代替耐火磚，拓寬煤種適用范圍，來降低生產(chǎn)成本；此外，我們還要突破‘點(diǎn)火’和‘火焰穩(wěn)定’問題、水冷壁具體構(gòu)造問題、如何實(shí)現(xiàn)水冷壁和殼體之間的溫度控制及防護(hù)其腐蝕等技術(shù)難點(diǎn)?！?/p>

張建勝與團(tuán)隊(duì)經(jīng)過6年攻關(guān)，2011年8月，水煤漿水冷壁氣化技術(shù)誕生了。水煤漿水冷壁氣化技術(shù)的第一套工業(yè)裝置首次投料就創(chuàng)造了安全、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行140天的煤化工行業(yè)氣化技術(shù)開車的新記錄，這標(biāo)志著我國自主研發(fā)的第二代“清華爐”技術(shù)已經(jīng)具備了全面推廣的條件，現(xiàn)在，已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣階段。

據(jù)張建勝介紹，第二代“清華爐”技術(shù)成功解決了水煤漿的點(diǎn)火、穩(wěn)燃和效率問題，充分發(fā)揮出了水煤漿耐火磚和干粉水冷壁技術(shù)的全部優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有效避開了其不足之處?！八浔诋a(chǎn)生蒸汽從氣化爐吸取的熱量與爐外壁溫降為氣化爐節(jié)約的熱量平衡，氣體質(zhì)量與耐火磚爐相當(dāng)，不必每年數(shù)次更換錐底磚，定期更換全爐耐火磚，為‘安穩(wěn)長’運(yùn)行節(jié)約投資及運(yùn)行費(fèi)用創(chuàng)造了條件，還擴(kuò)大了原料煤的適應(yīng)性。與現(xiàn)有各類型干粉給料氣化技術(shù)相比，水煤漿給料的穩(wěn)定性毋庸置疑?！睆埥▌僬f，2012年9月3日，該技術(shù)通過了中國石化聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，贏得了社會(huì)的一致認(rèn)可。

在第二代“清華爐”的基礎(chǔ)上，為解決山西省“三高”煤的氣化問題，打造更好的自主煤氣化技術(shù)，為我國新型煤氣化的發(fā)展作出新貢獻(xiàn)，由清華大學(xué)山西清潔能源研究院牽頭，聯(lián)合山西陽煤豐喜肥業(yè)有限責(zé)任公司、山西陽煤化工機(jī)械有限公司組成緊密型產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，開始研發(fā)“晉華爐”。張建勝仍是“晉華爐”研發(fā)的負(fù)責(zé)人。2016年4月1日，世界首臺(tái)采用“水煤漿+膜式壁+輻射式蒸汽發(fā)生器”技術(shù)的煤氣化爐在陽煤豐喜臨猗分公司一次點(diǎn)火、投料、并氣成功，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)一次性達(dá)標(biāo)，這標(biāo)志著第三代“清華爐”——“晉華爐”誕生了。

與前兩代“清華爐”相比，張建勝說，“晉華爐”的科技創(chuàng)新點(diǎn)在于，核心部件輻射式蒸汽發(fā)生器借鑒了液態(tài)排渣旋風(fēng)鍋爐的進(jìn)口和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，有效地避免了國外同類技術(shù)存在的堵渣和積灰問題；同時(shí)，通過回收高溫合成氣熱量來副產(chǎn)高溫高壓蒸汽等方式，提高了能源轉(zhuǎn)換效率。

“以前的爐子用的是耐火磚，每年至少要更換兩套錐底磚，一套向火面磚，總共花費(fèi)300多萬元，耗時(shí)近兩個(gè)月。而晉華爐使用壽命為20年，基本沒有維護(hù)成本；并且比起原耐火磚每次開車前至少需要升溫72小時(shí)，‘晉華爐’升溫只需1小時(shí)，節(jié)約了燃料氣消耗，這從工廠出投資來講，‘晉華爐’可以不設(shè)置備用爐，按一條備用生產(chǎn)線算下來，這一項(xiàng)就省上億的投資，且節(jié)約用水，能在制漿過程處理污水。”張建勝如是說。

從2001年開始研發(fā)第一代“清華爐”到如今的第三代“晉華爐”的成功研發(fā)，張建勝團(tuán)隊(duì)已經(jīng)歷了整整17年的風(fēng)風(fēng)雨雨，其曲折的經(jīng)歷也成為中國煤氣化爐技術(shù)在國際上由追趕到超越的真實(shí)寫照。據(jù)報(bào)道，2017年，“晉華爐”通過石化聯(lián)合會(huì)組織的連續(xù)穩(wěn)定現(xiàn)場(chǎng)考核，獲評(píng)“2017年中國石油和化工行業(yè)十大新聞”；此外，“晉華爐”還被評(píng)為“2016年、2017年石油化工十大國之重器”，獲第22屆全國發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)—發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng)目獎(jiǎng)。

“晉華爐”的成功不僅打破了國外大公司技術(shù)壟斷，還實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)全球第一，開創(chuàng)了新型煤氣化技術(shù)改造的先河，譜寫了中國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新篇章；同樣，“晉華爐”的成功也為張建勝科研生涯開啟了新征程，讓他無懼風(fēng)雨，再探高峰。

跑向最后一公里

窮理以致其知，反躬以踐其實(shí)。如果說，科學(xué)研究是追求知識(shí)和真理的話，那么，在張建勝看來，科技供給就要服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)，服務(wù)廣大人民群眾?；仡櫋皶x華爐”的研發(fā)歷程，其成功的關(guān)鍵便是通過產(chǎn)、學(xué)、研、用四方的密切合作，把產(chǎn)品積極推進(jìn)市場(chǎng)，并通過用戶反饋使產(chǎn)品不斷更新升級(jí)。

自第一代“清華爐”問世以來，研究團(tuán)隊(duì)就迅速進(jìn)行市場(chǎng)推廣。張建勝說，目前“晉華爐”已經(jīng)簽約了62臺(tái)套，日投煤量達(dá)5萬噸，整個(gè)簽約氣化爐的產(chǎn)值超過12億元，帶動(dòng)陽煤化機(jī)其他非標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)值超過20億元，并且，每年能為“晉華爐”使用企業(yè)創(chuàng)造的效益在10億元以上。

“現(xiàn)在，神華、中煤、惠生、華魯恒升等136家企業(yè)參觀考察了‘晉華爐’3.0。蘭州能源投資有限公司、克拉瑪依盈德氣體有限公司、山東金誠化工科技有限公司等化工企業(yè)，已經(jīng)簽訂第一、二代晉華爐共計(jì)28臺(tái)套；朝鮮順川化學(xué)品工廠、中鹽德邦（江蘇）化工有限公司、內(nèi)蒙古安捷新能源科技有限公司等簽訂22臺(tái)套。”作為“晉華爐”研發(fā)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)頭人，張建勝十分重視科研成果轉(zhuǎn)化，他在國內(nèi)進(jìn)行技術(shù)推廣的同時(shí)，還積極將“晉華爐”3.0技術(shù)推廣到國外，成為實(shí)質(zhì)性將其帶入國際社會(huì)的第一人，在朝鮮、韓國，南非、德國、加拿大等國專家親臨他的研究院和相關(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研的同時(shí)，他也親赴韓國、德國實(shí)際了解這些國使用“晉華爐”的條件，積極為中國煤氣化技術(shù)服務(wù)世界做好功課。

“研發(fā)成果能造福社會(huì)，是我人生最大的夢(mèng)想和樂趣?！睆埥▌僬f這是他人生的座右銘。以這一座右銘為指導(dǎo)，“讓清華大學(xué)的成果有更多用武之地”“使客戶的問題能得到及時(shí)高效的解決”“使政府的支持資金能用到最需要的地方”等是張建勝這些年來思考最多的問題。帶著這些思考，在多年的工作中，他積極尋求與企業(yè)的對(duì)接，他說，研究成果非常需要跟企業(yè)合作，只有產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合起來，才能使技術(shù)快速推向市場(chǎng)，才能對(duì)生產(chǎn)中遇到的問題進(jìn)行針對(duì)性的研發(fā)，來解決工程上的難題。因在科研成果產(chǎn)業(yè)化中做出的重要貢獻(xiàn)，張建勝本人也獲得了運(yùn)城市十年產(chǎn)學(xué)研合作貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

立身行業(yè)科技前沿，以勇于實(shí)踐的精神，在水煤漿氣化工藝技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)學(xué)研合作事業(yè)中燃燒一生，耕耘不怠。然而，水煤漿氣化工藝技術(shù)并不是他唯一的成就，此外，張建勝還開發(fā)了實(shí)用的循環(huán)流化床鍋爐燃燒室傳熱系數(shù)計(jì)算方法，并將其出口到日本，從而實(shí)現(xiàn)了我國鍋爐設(shè)計(jì)方法向發(fā)達(dá)國家的出口。因在循環(huán)流化床燃燒方面取得的研究成果，張建勝先后獲得了2006年度國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等，為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)16.5億元?，F(xiàn)在，在眾多成就之上，他沒有停止前進(jìn)的步伐，為加快“晉華爐”系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、大型化、成套化、信息化、智能化開發(fā)，張建勝與團(tuán)隊(duì)又開始了建設(shè)“晉華爐”4.0示范裝置，他希望通過“晉華爐”4.0的建設(shè)能形成國際領(lǐng)先超大規(guī)模水煤漿氣化成套技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)供合成氣、蒸汽、發(fā)電、供熱等聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，為中國由化工大國躋身化工強(qiáng)國貢獻(xiàn)更多、更好、更優(yōu)的中國創(chuàng)造和中國“智造”。