史海钩沉——忆吴仲华先生指导循环流化床燃煤技术的研发

    1980年工程热物理研究所成立，吴仲华所长就把能源利用和高效燃煤方面列为重点研究方向之一，大目标是发展对国民经济有重大意义的燃煤联合循环发电装置。我们参加燃煤方面的工作任务后，首先对国内一般流化床炉(沸腾炉)的情况作了解，几乎跑遍了北京地区炉子现场和有关研究及制造单位，比较清楚地知道了它的状况和存在的问题。当时国外的文献资料还是很少的，通过一段时期的学习和调研，特别是吴所长安排我们3人借联合国开发计划署项目资助，在美国对联合循环发电试验装置和燃煤技术方面进行了两个月的参观考察，逐渐形成了分二步开展工作的设想，先从常压循环流化床燃烧技术入手，而后再进行先进联合循环发电装置的研发。1983-1984年间，吴仲华所长亲自组织了论证讨论会，确定了做法，补充了课题组人员，批拨出10万元研究经费(当时这是一个不小的数目)，在中关村小区锅炉房，建设2.8MWt循环流化床燃烧锅炉，来替代原已老旧的4t/h炉排锅炉，并开展试验研究。在当时，循环流化床燃煤还是一项刚出现的新技术，吸引我们的是其过程组织所具有的高效潜质，和没有一般流化床炉埋管受热面磨损的制约问题，其优越性是明显的。这项建设工作的困难也是明摆着的：我们缺乏实际经验，所看到的，只是科委转来的报道芬兰一家公司将旧锅炉改造为新炉型的商业性报道，以及化工、冶金方面有关小试验台的大致情况。在科学院行政管理局西郊办事处的大力帮助下，经过设计、制造、安装、调试、改装完善，不到一年时间，中试装置建成，可以稳定正常运行了。春节前的一个下午，吴仲华所长来到了中关村锅炉房试验现场，一面细致察看炉内燃烧和设备运转情况，一面欣慰地交谈讨论，这给我们很大鼓舞。随后，北京市煤炭利用研究所作了性能测试，请了国内各方面的专家开了一个鉴定会。通过这国内首台循环流化床燃烧中试装置的建设和试验研究工作，使我们基本掌握了该技术的内在规律和关键部件的设计要领。1985年中，开封市锅炉厂和市经委主任来我所商谈，草拟了合作开发10吨/时循环流化床燃烧锅炉的合同，吴仲华所长亲自审查，作了重要修改完善。该锅炉于1988年完成研制，通过了由中科院和河南省工业厅组织的鉴定。这是我国第一台循环流化床锅炉产品。以后又合作开发了20t/h,35t/h锅炉，更替了它原来的老锅炉产品，有相当大数量的市场销售。1986年，我所承担了国家“七五”科技攻关“35 t/h循环流化床发电锅炉”的研制任务，吴仲华所长又亲自审签了任务合同文本，由济南锅炉厂制造，首台用户是山东章丘明水热电厂。三方紧密合作，克服了诸多困难，1989年底，通过了技术鉴定，提前一年完成了任务。接着又在此基础上一起开发了75t/h锅炉，目前济南锅炉厂已发展成为专门生产、销售、开发循环流化床锅炉的大厂。

    随着我们实践经验的积累和实验室试验探索的开展，特别是在山东明水热电厂艰难的调试过程中，深感原有炉型的不尽理想，1989年6月，形成了一种整体结构更紧凑、更经济实用的“百叶窗分级循环流化床燃烧”新炉型的构思和研制设想。并得到了科学院、物资部、经委和计委有关部门的支持，于1990年一台容量为75t/h的该种新炉型锅炉的研制被列为国家重点技改试点项目。杭州锅炉厂承担了施工设计和加工制造，东北电力学院作了锅炉岛及辅属系统设计，现场是浙江嵊县热电厂。在物资部领导的切实关注下，1992年春，担着很大风险的新锅炉顺利投入运转，4月召开了应用现场会，12月通过科技成果和新产品鉴定，转入商品生产。以后又和无锡锅炉厂和太原锅炉厂相继合作开发了75t/h、35t/h此新炉型锅炉，都得到了相当广泛的应用。鉴于对我国循环流化床锅炉发展的贡献，这个研发集体于1990年和1994年先后两次获中国科学院科学技术进步一等奖。进入上世纪九十年代以后，虽然吴仲华教授不再直接领导我们，但仍然一直在关心着这项工作的进展，他对发展我国高效和洁净燃煤技术的期盼和努力也一直鼓舞着我们。在1992年纪念吴仲华教授学术报告会论文集出版的校样研究报告时，惊闻他的去世，我们的心情都十分悲痛，在结尾处记下了：“在吴仲华所长当年热忱导引和支持下，这项工作得以展开”，“他对发展祖国动力科技事业的热诚，将常留记忆中，催人奋进。”

    1991年，我所承担了国家“八五”科技攻关50MW大型循环流化床电站锅炉的研制任务，总投资3800万元。1992年6月完成整体技术方案和燃烧系统的设计，武汉锅炉厂负责施工设计和加工制造，哈尔滨电力设计院负责锅炉辅助工程设计，用户单位是黑龙江佳木斯市热电厂。虽然在技术上还有一些困难和问题要解决，但由于作为放大依据的75t/h 锅炉的顺利运转，为完成任务打下基础。1993年12月计委组织中期评估，认为“前阶段的工作完成是优秀的”。以后工作任务的重点转到了现场，但是计划进度总得不到保证，锅炉早已制造完毕、运到现场，基本安装起来，厂方说资金短缺，工程一拖再拖。以后虽然对项目有关研发和设计制造的课题作了验收，整体工作不了了之。也是在1991年，参加在日本召开的国际循环流化床学术会议之际，参观了三井造船株式会社引进美国技术建造的日本最大的循环流化床锅炉，他们也透露了不少遇到的麻烦和问题，我们也介绍了我所进行的工作。以后有多次人员来往和相互交流，他们也参观了我们75t/h百叶窗分级循环流化床锅炉的运行和设备，认识到了它的潜在优点和发展前景。1995年4月，有我院我所和日本三井公司的领导参加，双方签订了正式协议，日方出资一亿日元，合作开发紧凑式新型循环流化床锅炉。以后接下来的工作，我们接触少，情况了解不多了。以上二项重要工作，都没有能达到预期的结果，深以为憾。我们懵懵懂懂，延误了这项燃煤技术在我国的发展和进步。大凡人们只是在失去了本来重要的东西之后，才会认识到它的价值，倘若吴仲华教授的指导仍在，恐怕会是另一番景象。

    值得欣慰的是，在吴仲华教授支持下开创的在这个领域的科研工作，造就了我所自主开发的循环流化床燃烧技术，推动了我国工业锅炉和中小型发电锅炉领域的产品更新换代。并成为我所为国民经济发展服务的重要方面。上世纪九十年代中期，与我所能源动力公司协同努力，开展了循环流化床煤炭三联产和垃圾焚烧技术的研发，建设了示范基地，在垃圾焚烧技术和普通燃煤锅炉改造为循环流化床锅炉方面，作了很多贡献。对我国燃煤技术的进步，节能和环保，发挥了很好的作用。吴仲华教授已经离开我们15年了，我们也已年老退休多年，好在一批年轻科技工作者还在继续着这项工作，在大型化方面取得很大成绩。吴仲华教授所期望的开发先进燃煤联合循环发电装置，这一我们应允要做的第二步工作，虽然也曾在实验室内断续坚持着开展了“煤热解-碳燃尽循环流化床组合燃煤技术”的试验和研究工作，以期用于联合循环发电装置和煤气热电并供系统，现在只能留给有志于此的后继者们了。

    作者简介：王达三 张亚夫 潘忠刚，三位均系工程热物理研究所退休职工，吴仲华先生在世时，此三人一直在吴仲华先生领导下从事科研工作。工程热物理研究所成立后，三人被吴仲华先生安排从事能源利用和高效燃煤研究，课题组在吴先生指导下，克服重重困难，于1988年研制出了我国第一台循环流化床锅炉产品，吴仲华先生去世后，他们又与所内科研人员一起将循环流化床燃烧技术进一步推向前进。

吴仲华（1917年7月27日-1992年9月19日），出生于上海，原籍江苏苏州市，中国工程热物理学家。中国科学院院士。1940年毕业于西南联大后留校任教。1947年在美国麻省理工学院获博士学位 。先后任美国NACA研究科学家、PIB教授。1954年回国，历任清华大学动力机械系教授兼系副主任，中国科学院动力研究室主任、研究员，力学研究所副所长，中国科学院工程热物理研究所所长、名誉所长，中国科学院主席团执行主席、名誉主席，全国人大常委会委员，中国航空学会理事长，中国工程热物理学会理事长，《工程热物理学报》主编等职。1957年选聘为中国科学院院士（学部委员）。1970年在先进压气机国际会议上，与会科学家把吴仲华创立的“叶轮机械三元流动理论”更明确地定名为“吴氏通用理论”，理论中的基本方程则称为“吴氏方程”。