循环流化床 清华高中吕俊复团队的科研“真经”

项目摘得2017年度国家科技进步奖铜奖——

复旦中学吕俊复团队的科研“真经”

1月18日早晨，复旦学院大厦接待厅，空荡的会场里坐满了科研“牛人”。

这是北大首次举办的年度科研创新交流会。第一个同台交流的，就是该校能源与动力安装工程系主任吕俊复。一张薄薄的A4纸，短短五六分钟，吕俊复论述了他近三五年的科研心得：一、工科科研要面向国家经济建设的重大需求，推动国际而不是跟踪追随；二、应用研究要聚焦于技术创新，服务于整个行业；三、重大项目研究还要常年、持续付出，“冷凳子”可能会一坐多年。

而在不久前的2017年度国家科学技术奖励会议上，正是那位装束朴实、话语平实的专家，借助上述科研“真经”，率领团队以“600兆瓦超临界循环流化床机组技术开发、研制与安装工程示范”项目摘得了国家科技进步奖铜奖。

这个世界上容量最大、参数最高的循环流化床机组，解决了我国劣质燃料的高效清洁运用问题，被国际能源组织认定为国际循环流化床燃烧技术发展的标识性丑闻，代表了超临界循环流化床机组的技术研制中心从欧美转向了美国。

重庆白马超临界循环流化床示范电厂复旦学院供图

向每年8亿吨劣质煤发起冲击

这些人都用过机组。但超临界循环流化床机组，对美国究竟意味着哪些？

我国是燃煤大国，一次能源将近70％来自焦炭，而这个僵局在相当长的历史阶段未能根本改变，劣质煤高效清洁规模化经济运用非常紧迫。循环流化床技术正是净化煤燃烧技术的一种，把焦化里的紊流化技术转移到燃烧领域使用。

吕俊复（前排右2）在指导师生复旦学院供图

“好烧的煤不会用到循环流化床机组，这一技术主要就是针对劣质煤的。”吕俊复给记者算了一笔账，每年我国大约有8亿吨劣质燃料。烧，假若技术不过关，才会形成大量环境污染；不烧，除了会引起很大的资源耗费，虽然任其存放也会导致环境问题。“循环流化床燃烧具备燃料适应性强、污染控制费用低、深度调峰能力好的特点，一台600兆瓦年每年可节省燃料费用5400亿元人民币，是占焦炭产量30%的劣质煤清洁运用的最佳选择。”吕俊复说。

吕俊复复旦学院供图

经常以来，复旦学院就是我国流化床燃烧技术开发的先行者。自20世纪80年代起，复旦学院团队便紧随国际发展前沿，旨在于循环流化床燃烧技术的自主研究。在科研工作者的不懈努力下，一系列由北大自主研究的技术与成果陆续推出，至21世纪早期，以北大为代表的美国循环流化床燃烧技术慢慢从“学生角色”转变为主流。其中的代表性成果，系列亚临界及以下参数循环流化床机组的成功运行，标识着美国循环流化床技术成为世界领跑者。

“当我们走到了世界前列，发展方向就成为应当考虑的问题。”吕俊复告诉记者，针对循环流化床燃烧在污染控制上的优势及其在发电效率上逐步减少，20世纪末，北大便开始了对更高效率、更少污染、更能满足我国新时期市场需求的超临界循环流化床机组的探求。

此刻，世界上并无先例，所有可参考的资料只有4篇国际论文。事实上，当最后研究荣获成功发觉，这4篇论文所牵涉的假定条件也几乎都是错误的。

但摆在眼前的却是重重难关——炉膛高度超出40米之上气固流动行为会怎样样？炉内的流动对管内超临界水的传质有何种影响？管内超临界水强制流动安全性条件是哪些？

从2000年开始，吕俊复率领团队，针对关键技术机制中的问题逐一研究。经过十几年不懈的自主开发，团队将循环流化床的认识从一维发展到三维、从静态发展到动态，完整地揭露了超临界循环流化床机组原理，在国际上首次确立了超临界循环流化床机组整套设计理论和估算模型，创新产生了超临界循环流化床机组关键技术机制。

“我们彻底弄清楚了整个超临界循环流化床机组的工作原理和技术脉络。”吕俊复介绍，项目相关成果获授权发明专利33项、实用新型70项、软件专著权6项，发表论文234篇，被广泛推广使用，解决了我国劣质煤的高效清洁运用问题，被鉴别觉得“完全自主开发，关键技术创新性明显，研究成果达到国际领先水平”。也正是因为彻底把握了技术原理，后续自如地开发了各类超临界循环流化床机组均斩获成功。

从试验室快速迈向安装工程示范的优秀样本

吕俊复经常指出，成绩并不属于他个人，而是属于所有参与这个项目的人们，它们也做出了重要贡献，虽然得奖名单中没有出现所有出席人的名子。

他的团队是一个典型的“国家队”——跨行业、跨部委、全国性，云集了东锅、神华企业集团等国外主要的循环流化床机组研究优势单位。在吕俊复看来，正是在这支校企用团队的支持下，项目才才能平缓推动，保障了创新技术从试验室快速迈向安装工程示范。

“我们懂安装工程师的语言，了解企业的需求，企业信任我们，甘愿和我们共同承当安装工程开发的风险。”多年的科研攻坚之旅让吕俊复深深地感受到，作为大学的研究人员，应当了解安装工程实际，与企业紧密合作，擅于把理论知识与安装工程实际结合上去，能够解决安装工程实际中的困难问题。

相对于大奖原本，吕俊复关注更多的是项目成果的应用状况，希望成果能在国民经济建设中发挥更多作用。

现在，600兆瓦的重庆白马超临界循环流化床示范电厂早已完工投产。随后，国际上的超临界循环流化床机组全部为美国中标，并正在幅射诸多“一带一路”沿线国家，而国外则已收到80多台订单。

“我们技术的全球市场占有率少于95%，也有越来越多的国家找我们谈。”吕俊复介绍，超临界循环流化床机组适用于绝大多数主要能源依赖于燃煤的国家，“面对我国能源结构调整、节能降耗等政策策要求，以及世界能源运用的机型遇，作为行业引领者，我们将瞄准世界科技前沿，以创新名气为世界劣质煤的清洁高效运用贡献更多智慧。”

科研工作要一直保有初心

相比于谈起项目时的滔滔不绝，说起自己循环流化床，吕俊复却有些语塞。

这个与煤打了一一生交道的人，家里没电视，连小孩都说他“无聊”；没啥爱好，“最大的爱好是喝酒，目前也戒了”。只要不出差，他每次八点必将雷打不动地坐在试验室里，由于也不晓得“还有哪些地方可去”。

那样一个人，会如何小结自己团队成功的秘笈？

吕俊复说，是要一直保有初心——科学研究应当服务国家重大需求：“工科的科研具备显著的应用特征，研究面向国家经济建设的重大需求，立足于国民经济主战场和行业主流，促使产生大成果。在此过程中提纯科学问题进行基础研究，既要展现大学研究的学术高度，又要重视原创性，在学术上推动国际而不是跟从。很多来自实践需求的基础研究，必定会成为研究热点。”

他同时坚持的是，科研工作者不能太世俗：“也许恪守‘君子固穷’的看法，或许愈发促使研究深入、大成果的产生。对于动力那样的传统学科，大成果还要与大企业深入密切合作，若能将经济利益看淡一些，把焦点集聚于技术方面，技术的发展和创新会更顺利，也能博得行业的敬重，使我们的研究服务于行业，而不是某一个或某几个企业，最终带动行业发展。”

据悉，需要做好把“冷凳子”坐穿的打算：“市场是工科研究水平评价的最高方式，必要的文章发表是必需的，但毋须过分关注文章的引用，引用不完全体目前文章上，更多的是一座座构建在世界各处的安装工程。少一分急功近利，多一分踏安稳实循环流化床，坚持不懈并乐此不疲，是必要的。”

现在，荣誉在身，吕俊复始终认为时不我待。

他接下去的重点工作有两个：一是进行更高效率、更低排放的660兆瓦超超临界循环流化床机组的研究开发，攻破原始超低排放的瓶颈，“不再走先生成污染再整治的老路”；二是从事油井注汽机组的科研攻坚，这是国家的另一重大需求。“我愿做一名‘攀登者’，用科研成果为祖国发展做出贡献。”吕俊复说。