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“煤”中的学问与创新:徐旭常院士

 

  徐旭常,中国工程院院士。清华大学热能工程系教授,哈尔滨工业大学1953年能源学院(原动力工程系)研究生班毕业,现任清华大学热能工程系教授,曾创立煤粉火焰稳定的三高区原理,两项新型煤粉燃烧技术分别获得了国家二等和三等发明奖,同获世界知识产权组织和专利局发明创造金奖。
  “多年来我一直在做环境问题,尤其是煤的燃烧和利用。第一件事,是提高煤的燃烧质量。你们没见过大型发电锅炉吧?有30层楼那么高,一旦燃烧不稳定,发电厂立刻就会陷入瘫痪状态。”徐旭常用通俗的语言表达着对专业的关注与热爱。徐旭常提出了“煤粉燃烧稳定性三高区原理”——保持煤粉火焰稳定的要素使着火区要有局部的高浓度煤粉、高温和适当高的氧浓度。在这一原理的指导下,徐旭常和同事们发明了“带船型火焰稳定器的煤粉燃烧器”,获得了国家技术发明奖。当时曾大量推广应用,国家每年从中获得经济效益3亿元。
  “我国燃煤污染问题在国际上最为严重,因为限于我国能源资源的配置,烧煤量是世界上最多的,烧煤的含灰量也是世界上最多的。目前的除尘率虽已达到99.7%,但未脱除的0.3%就是可吸入颗粒物,依然严重危害人民的健康。可吸入颗粒物的危害接近于抽烟,而且是被动吸入。”徐旭常对此尤为关注。
  燃烧煤,就会出现二氧化硫。利用烟气脱硫的方法处理二氧化硫后会得到另一种废弃物——脱硫石膏。每年的脱硫石膏大约有2 600万吨,抵得上好几座大山。由于脱硫石膏含水、含灰量较大,再次利用的可能性较小,并且脱硫石膏的不断堆积还会占用土地资源。
  作为一名热能工程专家,徐旭常开始对此关注。1996年,徐旭常的两个日本朋友将脱硫后的副产品用来改变碱性土壤,收到很好的实验室效果。知道这个消息后,徐旭常从中得到了启发,有了一个变废为宝、一举两得的绝妙构想。从那以后,徐旭常又捧起了土壤改良学的课本,开始了崭新的研究工作……他带着自己的团队开始对我国基本上不长任何作物的碱化土壤做改良,改良的土壤几乎涵盖了中国的所有碱化土壤类型,实施范围已覆盖内蒙古、宁夏、黑龙江、辽宁、吉林、新疆等有碱化土地的大部分省区。
  那些荒地,几百年甚至几千年来从来不能种庄稼,最多长些碱蓬、碱蒿和狼毒等耐土壤强碱的植物。将脱硫石膏撒上去以后,当年农作物就丰产了,很神奇。“种的作物有玉米、水稻、向日葵、苜蓿、葡萄、枸杞和甜高梁等,还有各种北方树木。令当地农民惊喜不已。”徐旭常的脸上透着几许笑意。我国有大量的盐碱地,盐地和碱地有很大不同,以前治理得比较好的是盐地,而碱地的特点是土地板结,不透水。用脱硫石膏来改良碱地,这是将能源学科和环境、生态、农林牧等学科交叉融合的科研成果。不过,脱硫石膏里边含有少量的碱性石灰、粉煤灰,还有极微量的重金属,他说:“我们原来一直担心这些东西尤其是重金属会对盐碱地有影响。现在,最令人欣慰的是,根据检测表明改良后的土地重金属的含量少于原来的碱地。”
  目前,脱硫石膏改良碱地已得到国家发改委的高度重视,而清华大学也成立了碱化土壤改良和荒漠化治理工程研究中心。徐旭常依然有很多要忙的事……