【情系科学】忆往昔峥嵘岁月稠
编者按:力学研究所成立六十多年来,力学人遵循钱学森的工程科学办所思想,为推进中国的近代力学事业、为推动中国的经济国防建设,做出了重要的贡献。老一辈力学人以国家需求为己任、艰苦创业和奋发拼搏的精神,是力学所60年奋斗史的精髓。本刊在“情系科学”栏目里陆续推出离退休老同志回忆文章,以展示普通科技人员的风貌。
1961年2月,我从大学毕业分配来力学所十一室。
上世纪六十年代,我参加了国防科研任务——导弹头部热防护试验。还记得1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功,大大鼓舞了我们的热情。年底组里提出了大干28天的口号,全组同志三天三夜连续工作。吴承康先生也和大家一起熬夜,我们终于完成了任务。
到了八十年代,国家的科研方针有了变化,提出了科研要为国民经济服务,要解决国家经济建设中的重大课题。“以煤代油”是我国能源政策的重要组成部分。我们就转到这个能源领域工作了。
当时,国内电站煤粉锅炉很多都采用预燃室技术,以节约锅炉点火启动和稳燃用油,虽然有一定的节油效果,但对预燃室技术的进一步提高尚缺乏仔细研究。为此,国家经委和电力部提出希望科学院在这方面开展工作。当时,吴承康先生到大连参加了有关会议,接受了这一任务,并立即在十一室组建了燃烧课题组。力学所作为组长单位,联合了科学院电工所、北京锅炉厂及北京751厂组成联合试验组。吴先生组织四单位讨论后,亲自写出了四单位联合分工协议书。之后,他又骑着自己用自行车改装的电动车将协议书送到北京锅炉厂和北京751厂。北京锅炉厂厂长洪邦柱同志事后对我们说起这个情况时,说他当时十分感动,一定要用小轿车送吴先生。
燃烧组在实验室对预燃室冷态流场进行了测试,并开展了燃烧试验。工业试验是在北京751厂的75吨/ 时 锅炉上进行的,我们成功地用预燃室对锅炉进行冷炉点火启动和低负荷稳燃试验。力学所和电工所共研制了五种预燃室的点火源,包括二种电弧等离子体、空气--乙炔、柴油小油枪及重油小油枪。“煤粉锅炉无油少油点火技术研究”项目通过专家鉴定,并获得了科学院成果一等奖。
同时,我们与清华大学(牵头单位)、安徽电力局和马鞍山发电厂四单位合作研究成功大速差同向射流预燃室。它具有很强的火焰稳定能力。该预燃室实验室试验是在力学所燃烧实验室进行的,因为煤粉量已达近300公斤/时,实验室钢管烟囱烧得通红,为了尽量减轻对所内其它单位的影响,我们的试验都在晚上进行,在那种高温环境下,我们参试人员个个都是满脸通红、衣服汗透。吴先生也常到现场看试验,记得他就曾经提出高速射流管出口应当椭圆形较好。工业试验是在马鞍山发电厂35吨/ 时锅炉上进行的。记得那年大年初四我们就去工厂做试验,吴先生也跟大家一起去工厂指导试验。该项目“大速差同向或旋转射流火焰稳定方法及通用煤粉燃烧器”通过专家技术鉴定,并获得国家发明二等奖。
随后,我们在实验室通过冷态流场测试和热态燃烧试验研制成功更为简单、实用的偏置射流预燃室。在安徽省淮北发电厂410吨/ 时锅炉厂进行工业试验,并投入正常运行。“偏置射流新型预燃室的研制及其工业应用” 通过专家技术鉴定并获得安徽省科技成果二等奖。
紧接着,我们又将这种非对称射流技术用于电站煤粉炉的主喷燃器改进试验,研制成功煤粉锅炉三功能燃烧器。它集锅炉点火启动、低负荷稳燃和主喷燃器三功能于一身。我们先在实验室进行了冷态流场测试和热态燃烧试验,并且进行流场的数值模拟,最后,在上海吴泾电厂410吨/ 时锅炉上进行了工业试验,并投入正常运行。“煤粉锅炉三功能燃烧器研制与应用”通过专家技术鉴定,获得科学院科技进步二等奖。
偏置射流预燃室还成功用于水煤浆燃烧。当时,科学院能源委员会组织了水煤浆技术六五攻关项目,包括水煤浆的制备(感光所)、输送(工程热物理所)、燃烧(力学所)和环保(环保所)。项目开始时是由工程热物理所负责,后来院里决定改由力学所吴承康先生负责。水煤浆燃烧技术关键之一是喷嘴的雾化性能,它要求水煤浆必需雾化得很细,而消耗的雾化空气要少。我们设计的Y形喷嘴具有很好的这种性能,而我们的预燃室技术已相当成熟,用于水煤浆燃烧果然十分成功。经过实验室进行的多次喷嘴雾化试验及预燃室燃烧试验,之后,在北京印染厂25吨/ 时锅炉上采用水煤浆预燃室和主喷枪相结合的燃烧技术方案,实现了锅炉冷炉点火启动和稳定燃烧运行。“水煤浆技术研究”通过专家鉴定,获得科学院科技进步二等奖。
随后,燃烧组马不停蹄,又接着开发了燃烧气脉冲除灰技术。电站锅炉包括煤粉炉和油炉,它们的受热面,特别是尾部受热面上积灰,甚至结焦是不可避免的,而受热面上积灰必然增加传热的阻力,从而使锅炉排烟温度升高,热效率降低。因此,受热面积灰是电厂迫切需要解决的难题之一。多少年来传统的方法是采用蒸汽吹灰技术,但效果不甚理想;甚至有时因为水蒸汽和积灰在一起时间长了就会引起受热面结垢,使锅炉效率下降;严重时,还会使设备遭受破坏,影响设备运行的可靠性和安全性。燃烧气脉冲除灰技术就是用可燃气体快速燃烧的方法产生压力脉冲,这种压力脉冲造成空气振动和机械振动,直接冲刷积灰表面,从而达到除灰效果。我们在实验室进行了无数次的试验,通过测量不同空气--乙炔流量比时产生的压力,一是证实了燃烧室的化学反应是快速燃烧,而并没有达到爆轰,因而,它对设备系统的安全是有保证的;二是可以选择合理的空气--乙炔流量比,以适合不同积灰情况的除灰需要。在上海闸北电厂220吨/ 时油炉尾部受热面采用气脉冲除灰技术,使油垢得到很好的清除,排烟温度显著降低,曾降低了11 0C。在国内近20个电厂的60多台锅炉尾部受热面上使用了气脉冲除灰技术,效果都十分显著,产生的经济效益十分可观。“燃烧气脉冲除灰技术”通过专家技术鉴定,并获得科学院科技进步一等奖。
纵观我们燃烧组,不失时机地组建起来,完成一个接一个有关燃烧领域和国家经济建设的重要课题,获得多项科研成果奖和国家专利,同时产生了十分可观的经济和社会效益。归根结底是有一位很好的学术带头人——吴承康先生和一个良好的科研团队—燃烧课题组。
关于作者——詹焕青
简介: 詹焕青,男,研究员级高工。1933年11月16日出生。1961年1月清华大学动力机械系毕业,并分配到力学研究所11室工作。上世纪60-70年代,主要是参加国防科研任务,从事导弹端头防热实验研究。80年代以后,转入能源领域,在11室燃烧组开展了新型预燃室和燃烧气脉冲初回技术等研究,先后完成了6项课题。1996年退休。后被返聘了10年,继续研究工作。2016年又承担了所里安排的项目监理任务,工作了两年。
附件下载: