導讀：燃煤發(fā)電離不開鍋爐。這種巨人般的大型燃燒設備吞下成噸的化石燃料，其燃燒產(chǎn)生的能量為我國提供了近80%的電力。浙江大學副校長、教育部長江學者特聘教授、省特級專家嚴建華領(lǐng)導的交叉學科團隊成功研發(fā)出一套為鍋爐做“CT”的技術(shù)，使人們可以準確觀測鍋爐內(nèi)部復雜的燃燒過程，并偶合到燃燒控制系統(tǒng)實現(xiàn)運行優(yōu)化調(diào)整，燃燒由此變得更加安全、清潔、高效。該成果3月23日獲得2015年度省科技進步獎一等獎。
　　
　　一座發(fā)電功率為100萬千瓦的發(fā)電鍋爐，其大小相當于一座25層高、每層面積500平方米的樓房，爐膛里面充滿了風煤劇烈混合的高溫氣固兩相流，熊熊燃燒反應的高溫兩相流溫度高達1000多攝氏度。嚴建華說，過去很長一段時間，鍋爐內(nèi)部的燃燒過程幾乎是一個“黑箱”，即便能夠在個別位置實現(xiàn)單點溫度或濃度測量，其結(jié)果也不能代表燃燒過程全貌，不啻是“盲人摸象”。
　　
　　搞清楚鍋爐內(nèi)部的燃燒狀況為什么重要？在這個問題上我們有過血的教訓。1993年，北侖電廠一座當時國內(nèi)最大容量的進口鍋爐發(fā)生爆炸，造成23人死亡，機組停運130多天，少發(fā)電近14億度。嚴建華當時是一個博士畢業(yè)不久的年輕學者，參與了事故原因調(diào)查。專家們發(fā)現(xiàn)，這座鍋爐爐膛的燃燒狀況已經(jīng)發(fā)生了變化，卻沒能被及時檢測到。
　　
　　生產(chǎn)生活需要源源不斷的電力，鍋爐不可能頻繁停機檢修，能不能研發(fā)出實時檢測燃燒過程的方法？北侖電廠事故成為嚴建華課題組近20多年來致力于燃燒過程研究的起點。課題組提出的方法是，把特殊的攝像裝備裝在一個口徑很窄的測槍里，伸到鍋爐里面，拍下火焰的圖像，并在不同爐膛斷面布置若干測點。“盡可能多角度地收集火焰圖像，再將圖像代表的意義還原成參數(shù)、函數(shù)，最終建立燃燒的三維數(shù)學重建模型。”嚴建華說，這就像給鍋爐這個巨人做了“CT”。
　　
　　這個主意一開始聽起來有點兒天方夜譚。最初試驗時，圖像測槍進入鍋爐就被高溫燒壞了。嚴建華帶領(lǐng)團隊反復嘗試不同材料，尋找各種冷卻和除塵的方法。“電廠驗證試驗正值盛夏，站在電廠鍋爐外，溫度高達40℃以上，連續(xù)試驗下來汗流浹背。”最終研究團隊成功解決了穩(wěn)定可靠獲取火焰圖像的問題。
　　
　　接下來還有設備推廣的問題。團隊成員一趟一趟地跑到電廠去，“跑細了腿，磨破了嘴”，說服一個個電廠采用這項新技術(shù)。
　　
　　如今，這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得頗為成熟，從內(nèi)蒙古草原到南海之濱，許多大型燃煤發(fā)電企業(yè)已采用這一技術(shù)，實時掌握了鍋爐內(nèi)三維溫度分布、燃燒狀況、污染物排放情況，結(jié)合先進的燃燒模型預測控制，機組運行更安全了。值得一提的是，因為鍋爐燃燒可以持續(xù)處在最佳狀態(tài)，發(fā)電煤耗和污染物排放都下降了。
　　
　　比煤燃燒更復雜的是生活垃圾、污泥和危險廢棄物的燃燒。嚴建華團隊的技術(shù)還應用在我省多家企業(yè)的廢棄物焚燒鍋爐上，有效提高了環(huán)保性能和機組燃燒效率，確保了系統(tǒng)運行在最佳工作狀態(tài)，為破解垃圾圍城之困和水環(huán)境治理中的污泥處理難題做出重要貢獻。
　　
　　據(jù)了解，該項目在多年的研究歷程中培養(yǎng)了近10位博士研究生和20位碩士研究生，先后發(fā)表論文75篇。近三年為企業(yè)新增直接銷售收入30.68億元，新增利潤4.02億元。