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他的研究, 可能颠覆“一把火烧煤”模式

来源:新华社 作者:许祖华 2017-08-02 14:27:33
  首届“全国创新争先奖”日前颁奖,西安交通大学郭烈锦教授成为获奖者之一。

  从高压水/蒸汽两相流与传热研究开始,到大胆尝试超临界水煤气化制氢发电多联产技术产业化,迄今他在多相流热物理热化学研究的道路上执着追求了34年。

  在中学时代就对物理很感兴趣的郭烈锦,1979年考入西安交通大学锅炉专业学习,1983年大学毕业后,继续读研深造。1989年获得西安交通大学热能工程博士学位,后留校任教。

  2016年底,西安交通大学的一个重大科研成果产业化项目——“煤炭超临界水气化制氢发电多联产技术”项目产业化工作正式启动。这项重大科研成果源自郭烈锦教授率领的团队20年磨一剑的执着、持续不断的创新。

  在国家自然科学基金委1997年组织的一次能源高技术赴美考察中,一项运用超临界水气化处理有机污染物的研究引起了郭烈锦的关注,他意识到超临界水可能是解决燃煤污染、提高煤炭资源转化能效的一个关键出路。

  回国后,当他提出这个大胆设想时,迎接他的却是强烈的质疑,毕竟“煤炭通过氧化燃烧释放出化学能”已经是世界的共识和习惯做法。长期以来,高温高压的超临界水意味着危险并难以把控,是对传统流体与传热实验科学的挑战。

  “刚开始并不顺利,在头3年里并没有取得什么实质的进展,申请立项也到处碰壁。但我坚信这个方向没有错,于是继续坚持做下去。终于在2000年研制出第一套小型连续式实验装置,2003年又在国际专业杂志上发表了相关论文,引起广泛关注。”郭烈锦说。

  在国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重大项目和创新群体项目,国家“973计划”“863计划”等系列项目的持续支持下,“超临界水蒸煤”技术的研发取得了积极的进展。

  这些年郭烈锦团队曾多次拒绝了国内外著名企业财团对早期技术买断的要求,因为他们研发这项技术的初心就是服务于国家的重大需求。

  传统燃煤、煤气化锅炉及其发电技术均采用“一把火烧煤”的模式,总能效和煤电转化率低、污染严重、耗水量大,后续除尘、脱硫、脱硝和二氧化碳富集的代价高昂。

  而“超临界水蒸煤”技术则成功运用超临界水的特殊物理化学性质,实现了超临界水完全吸热——还原与煤炭气化耦合的制氢反应,直接将煤炭化学能高效转化为氢能,而煤中含有的硫、氮及其他杂质因为没有像燃烧那样的高温富氧环境而不被氧化,最终可以净化沉积到反应器底部以沉渣方式排出,不再生成污染物。

  这样的煤气化制氢技术若用于发电可大大提高煤电转化效率,而且从源头上解决了燃烧伴生的氧化污染物排放问题。
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