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从火焰到清风 记一名热能工程博士的二十年环保之路

石首的夏天很热。长江从城边流过,带来水汽和凉风。少年周陵生常坐在江边,看远处工厂的烟囱冒出白烟,那时他还不知道,自己未来的人生会与这些烟囱产生如此深的关联。

2016年,他参与了一个大型炼化项目的海水脱硫工程。这个项目建成后,每年将减少数万吨二氧化硫排放。从石首江边看烟囱的少年,到为大型锅炉治理烟气的工程师——这条路,他走了大半辈子。

(热能工程博士周陵生先生)

从江边少年到热能博士

1977年,周陵生出生在湖北石首。长江边长大的孩子,对水有一种天然的亲近,对烟囱却有一种说不清的疏离。他后来考上上海交通大学,读的是热能工程,从本科一路读到博士。

2006年,他开始攻读博士学位,研究的课题是含油污泥的焚烧处理。含油污泥是石油开采和加工过程中产生的一种危险废物,胜利油田每年产生大量这样的污泥,传统处理方式是堆放或填埋,既占土地又污染环境。用流化床焚烧是一种可行的技术路径,但当时国内对含油污泥在流化床内的燃烧特性缺乏系统研究,工程设计只能凭经验估算。

周陵生把流化床炉内复杂的燃烧过程拆解成若干个相对独立的部分——传热、流动、床料磨损与破碎、颗粒夹带、旋风分离器效率——分别用数学语言描述清楚,再通过边界条件把它们串联起来。这篇题为《异密度循环流化床焚烧含油污泥炉内整体模型》的博士论文,后来被中国知网收录。为了验证模型,他参与了20吨/小时工业级流化床的实验工作。实验现场条件艰苦,需要连续监测温度、压力、烟气成分等参数,有时候一待就是一整天。最终,模型计算值与实验数据吻合良好。

读博期间,他在《上海交通大学学报》《化工学报》《锅炉技术》等核心期刊发表了多篇论文。关于石英砂床料磨损的数学模型、密相区颗粒夹带率模型的论文,至今仍被相关领域的研究者引用。他在国际期刊上发表的关于含油污泥燃烧特性、石英砂颗粒热应力破碎等方面的论文,也为后续研究提供了基础数据。

一套中国自己的设计工具

2009年博士毕业后,周陵生选择了一个当时看起来有些“跨界”的方向——去火电环保领域做烟气治理。在一次行业交流中,他解释过这个选择:“烟气污染物是怎么生成的、在什么温度区间最容易控制、怎么通过流场设计让脱硝效率最大化——这些问题的答案都在热能工程的教科书里。我不是转行,只是换了一个对象。”

2010年前后,国内海水脱硫工程逐渐增多。海水脱硫利用海水的天然碱性来吸收烟气中的SO₂,不需要添加石灰石等吸收剂,运行成本低,但设计难度大——不同海域的海水碱度、盐度、水温差异很大,需要针对具体海域条件进行定制化设计。

当时国内没有自主的海水脱硫设计软件,工程师做设计只能依赖国外授权。一套工艺包上百万,而且国外软件内置的参数体系是按国外海域条件设定的,用在国内项目上,每次都要重新校核,费时费力。

周陵生和团队一起,从海水碱度与SO₂吸收反应的耦合关系入手,把复杂的传质、反应、水力计算逻辑逐条捋清楚,再用代码重新实现。海水碱度随着潮汐和季节变化,同一个电厂在涨潮和落潮时,脱硫效率可能相差好几个百分点。这些细节,国外软件不会考虑,但中国工程师必须考虑。

这套软件后来获得了国家版权局颁发的计算机软件著作权登记。公开的招投标信息显示,它先后在浙江石化4000万吨/年炼化一体化项目一期海水脱硫工程和华能威海电厂3、4、5、6号机组脱硫改造工程中得到应用。

海岛上的项目

浙江石化4000万吨/年炼化一体化项目一期海水脱硫工程涉及7台670t/h高压煤粉锅炉,建在海岛上,对设备的耐腐蚀性和运行可靠性要求极高。周陵生参与了该项目的技术工作,在项目执行期间担任技术对接人,负责与业主方的技术协调。

在项目执行过程中,设计图纸的审查意见回复、仪表选型范围的确认、设计资料交付的协调,这些看起来是细节,但正是这些细节决定了项目能不能按期、按质量推进。

周陵生回忆起项目中的一件事。当时业主对吸收塔桩基图纸提出了疑问,认为桩端持力层的标注不够明确。他没有急于解释,而是把地质勘察报告和图纸对照着看了一遍,然后给出了详细的回复:桩端原则上应进入中风化凝灰岩深度不小于2倍桩径;如中风化层缺失,则进入微风化凝灰岩不小于2倍桩径。回复清楚、专业、有理有据,业主没有再提出异议。

这个项目投运后,脱硫效率稳定达到设计要求,排水水质完全符合海洋环保标准。

从工程师到教师

2025年,周陵生受聘于武昌理工学院人工智能学院,担任专任教师,主讲传热学等课程。从面对图纸到面对学生,他的专业积累正在从解决具体项目问题,延伸到培养下一批年轻工程师。在课堂上,他不再直接面对烟道和催化剂,而是把火电环保工程中的真实案例拆解成可理解的知识模块——一台SCR脱硝反应器的流场如何优化、一个废水零排放系统的热平衡如何计算。这些来自一线的经验,正在变成课堂上的讲义和讨论题。

余记

周陵生的职业生涯,没有太多戏剧性的转折。他做的事情,用他自己的话说,“就是一直在做项目,一个一个做下来,做了十几年”。

但正是这种“一个一个做下来”的积累,让他在火电环保领域有了别人难以替代的位置。他既懂燃烧的机理,又懂烟气治理的工程;既能写数学模型,又能跑现场调试;既能在实验室里做研究,又能在工地上解决问题。

这大概就是周陵生说的“一直做项目”的意思。不是轰轰烈烈,但每一个项目都需要他。而中国火电环保行业从起步到成熟的二十年,恰恰需要这样的人。(作者:杨俊瑞)