矢志勤攀创新路

2022-06-21 14:25:00

时铭显,男,19334月出生,汉族。1956年北京石油学院机械系研究生毕业。石油大学教授,中国工程院院士。

在石油大学机械系,有一个团结协作的集体。这个集体20多年来,艰苦奋斗,攻难关,打硬仗,在“高压天然气除尘”、“炼油厂催化裂化高温旋风分离系统”、“燃煤增压流化床高温燃气除尘技术”等专业领域,取得了一系列令同行瞩目的成果。其中,“旋风分离器”获得国家科技进步奖,达到了世界先进水平。这个集体就是流固分离研究室,其中坚及核心就是我国著名的化学工程及装备专家、中国工程院院士时铭显教授。也许令人难以置信,10多年来,他是靠安装心脏起搏器的衰弱的身体,默默地书写着令人吃惊的纪录。

1933年春,时铭显出生在江南鱼米之乡的常熟城里,在当小学教师的母亲的精心培育下,10岁就小学毕业。1949年从江苏省立常熟中学毕业,旋即考入由原来中央大学更名的南京大学化工系。1952年,新中国成立后的第一个五年计划急需人才,他提前毕业,并以优异的学习成绩被保送入清华大学化工系读研究生。若无天赋这显然很难想象。翌年,在院系调整中,我国第一座专门培养石油人才的高等学府——北京石油学院成立,他成为新成立的石油炼厂机械专业的首届研究生。

青年时代他兴趣广泛,在化工机械学科专业领域内,进行了多方面的研究工作。1959-1960年间曾组织有关教师及毕业班学生为北京特种钢厂研制了一台大型超声波除尘器,工业试验获得了成功,只可惜由于能耗及噪音偏高而未能应用。没想到15年后的1975年,为了天府之国丰富的天然气资源应用的需要,他又投身于气固分离技术的研究,从此也就奠定了他后半生的主要科研方向。

20世纪70年代,北京石油学院迁到胜利油田矿区不久,没有科研用的实验室,他就带领几位年青教师,在四川石油管理局的大力支持与协作下,去成都郊外的赖家坡输气站上安营扎寨,将实验研究与现场工业试验结合进行,开始了长达四年的野外实验。

由于输气站地处偏僻的农村,那时又没有什么交通工具,如果缺器材,只好迈开双脚,顶着烈日,徒步一个多小时到城里去采购,再背回来。研究工作和他与同事们的生活都有诸多的难题。在这样艰苦的条件下,他的胃溃疡病时常发作,有时甚至把吃下去的东西全呕吐出来,恶劣的工作环境使他的身体越来越差。但他咬紧牙关,挺了过来。依靠学习大庆精神和多年积累的工程实践能力,带领大家,克服了从高压易燃气中采样分析以及扭曲叶片设计与加工等一系列难题,按期完成了原定的考核要求,终于研制成功了新一代高效的天然气干式除尘器,被四川石油局作为定型产品在各输气站上推广应用,受到四川输气工人同志的热烈欢迎。此后,他们据此所撰写的六篇论文还被山东省科协评为自然科学论文二等奖。

党的十一届三中全会如同强劲的春风,我国迎来了知识分子大干事业一展宏图的黄金时代。学校要推荐第一批教师出国深造,校领导多次动员他去,但他考虑到这项任务还未全完,就推荐了其他同志先去。却不料任务刚完成,由于长期的奔波劳累他的胃病突然恶化,胃穿孔大出血,经医院抢救,作了胃大部切除手术。

不久,大庆石化总厂遇到一个特大难题,该厂催化裂化烟气能量回收用烟机叶片不到半年便被磨坏,装置能耗急增。北京炼油设计院希望他们尽快研制出高效的旋风分离器来解决这个问题。时铭显闻讯,又拖着大病刚愈的身体,带着三个年青教师,亲手建起了他们第一个旋风分离器实验室,甚至干起了有机玻璃活,当起了白铁工。没有钱买好仪器,只好采用费工费时但较准确的称重法,依靠在实验中的精心观察及敏锐判断,他和同事们抓准了导叶式旋风管中的主要矛盾——短路流引起的颗粒夹带,巧妙地利用旋流的急剧转向,解决了这个难题。经过这次难忘的实践,他们的第一个发明专利——旋风管中的分流型芯管诞生了。

华东石油学院于1981年获国务院批准成立北京研究生部后,作为在学院机械系分管科研及研究生教学的主任,还要为研究生讲课,他又来回奔波于山东东营与北京之间。长期“双肩挑”的过度疲劳,身体本来就较虚弱,又被发现患上了“病窦综合征”,心脏频繁地停搏,有时竟停搏3秒多,不得不回到北京再次住院,装上了心脏起搏器。

面对病魔的威胁,他始终从容对待,仍顽强拼搏在教学科研第一线上。他曾对身边的伙伴说“一个共产党员可以没有强壮的身体,但可不能没有顽强的意志。”他是这么说的,10多年来也一直是这么干的。这时一项重要的科研任务——“降低炼油催化裂化昂贵的催化剂损耗”又落到了他的肩上。可是北京研究生部刚成立不久,科研条件十分困难,只好在北京石油学院原校址的一间民工曾使用过的旧伙房中,略加改造,在粉尘多、噪音大而且已简陋得不能再简陋的条件下,又开始了他们的又一次艰苦创业。

这次创业一点也不比第一次轻松,这是国际上一个前沿的科研难题。虽然旋风分离技术是通用于各行各业、已有百年历史的一门传统技术,但由于旋风分离器内部的气固两相三维流动与分离的复杂性和多变性,迄今还未形成一套通用成熟的设计理论与方法,各国只有依据建立在经验归纳的专有保密技术上。

我国炼油工业的主力装置——催化裂化,自第一套1964年问世以来,已有了创造性的发展,但其中关系到装置物耗、能耗的关键设备之一的高温旋风分离器却一直困惑着人们,没有自己能掌握的设计技术,只会简单搬用,致使装置剂耗长期居高不下,烟机寿命也远比国外的低。

“军情火急,任务艰巨”,是沿着过去研究者的路子修修补补?还是独辟蹊径,多快好省地走出自己的创新之路呢?科研组在试验过程中,时教授一直思考着如何解决这个问题。

牵牛要牵牛鼻子,旋风分离器的“牛鼻子”何在?经过多次实验总结分析,时铭显敏锐地察觉到可能在于“尺寸的优化匹配”这个难题上。原来旋风分离器有十多个尺寸,迄今所有的研究者虽已了解它们对性能的影响,但都停留在定性上,而且被“按了葫芦浮起瓢”这种难题困惑着找不到出路。

于是,他拿着50多组不同尺寸匹配的实验数据,日夜苦思冥想,用不同方法反复试着分析。突出关键、分清主次,采用不同方法,使之优化,终于豁然开朗,独创出了“旋风分离器尺寸分类优化”的崭新观点,使原先一直困惑着人们的尺寸匹配关系迎刃而解,来了个质的飞跃。

“牛鼻子”一抓住,研究工作的进度就加快了,在上万个数据基础上他又创出了全新的“用相似准数群关联的性能计算法”和“四参数优化组合设计法”,从而形成了一套我国独有的完整的旋风分离器优化设计理论与方法。在该成果鉴定会上,誉为“这不亚于是旋风分离器设计技术上的一个里程碑”、“在国内外是首创”。

“一分耕耘,一分收获”,成就总会关照到那些勤于探索、勇于创新的人们。依靠这套方法设计出的“PV型高效旋风分离器”在全国炼油厂“大显身手”,立下了“显赫战功”:大庆石化总厂75万吨的催化裂化装置用了它,剂耗从原来的0.81千克/吨油,一下子降到0.42千克/吨油,不到一年改造费用便可收回;锦州石化公司遇到了一个前所未见的难题,要在同一个再生器内将10个分离器中的一个缩短。时教授采用这套新技术圆满地解决了问题,剂耗也大幅度降到0.32千克/吨油的国际先进水平。据统计,迄今已推广600多台,年节支近亿元,给长期困扰着炼油工业的这个技术难题划上了句号。

赢得了关键的一战,时教授马不停蹄,又率领大家把眼光瞄上了赶超世界最新水平——催化裂化第三级多管旋风分离器在高温下能除净的颗粒粒径要进一步降到10微米以下。苦战一年,又创造性地攻克了旋风分离器内另一个薄弱环节——灰斗返混夹带细粒,发明了又一项专利技术——防返混锥从而开发成了比国外更好的PT系列高效旋风管,以及同心圆型卧管式多管旋风分离器,使700℃下从烟气内除净7-8微米的要求变为事实,把国内这个领城的技术水平推上了新台阶。

这时时铭显又指导年青教师将这个新技术移植于另一类立管式多管旋风分离器,开发了又一个专利——PDC型旋风管。由于它的优异性能,工业应用成功的消息一传出来,便在一年内被六家炼油厂抢着使用,创造了一项新技术推广速度的最快纪录。

还是在那间用旧伙房改造的简陋实验室内,成果一个接着一个,是幸运之神特殊钟爱他们吗?当然不是!这是时铭显长期坚持理论联系实际,走基础性研究与工程应用实践有机结合的成功之路。时铭显和他的同事们也就这样圆了他们赶超世界最新先进水平的梦国外有的我们也要有,而且性能比国外的还要好。

这些成果在1996年一次国际学术会议上报告后,引起了国外同行的瞩目,纷纷索取资料,表示了想合作的意向。时教授也被同行们公认为是在国内气固分离方面最有影响的专家之一,他们知道,在650900℃的大工业条件下,把气体中5微米的微粒除净是当今世界上各发达国家都在竞相追求的高新技术,它不仅对提高炼油工业的经济效益有重要作用,更重要的意义还在于它是发展煤的洁净燃烧与高效发电新技术的关键难题之一。而时铭显他们用旋风分离技术已达到可除净78微米这个新台阶,日益逼近世界级5微米的目标。

急工厂之所急,深入实际,把自己的技术服务于生产,这是时铭显科研工作坚持的方向。早夏的一个晚上,时铭显在家中突然接到石家庄炼油厂求援的电话,烟机有磨损,怎么办?他二话没说,第二天急忙坐火车直奔工厂,一到现场就顺着摇摇晃晃的软梯爬入设备内部。通过仔细观察,终于找到原因,提出了堵管的解决方案。开工后,果然一切正常,安然无恙。

有一年,他在南京出差,洛阳石化总厂跟踪电话追来,急着要他去帮助解决第三级旋风分离器的问题。他“五一”节顾不上休息就上路赶到厂里,经现场调查分析,他提出了采用PDC型旋风管新技术的方案,从而帮该厂彻底解决了影响长周期安全生产的隐患,年增产节支效益可达数百万元。

又一年的中秋节,他应吉林前郭炼油厂之请,在大检修期间帮厂里确定了修复旋风分离器变形问题的方案,并在给技术干部讲课中深入浅出地说明了道理,开工后,催化剂损耗大幅度降低,去掉了该厂多年来的一块“心病”。

19915月底,广东茂名的气温已高达35℃,应工厂要求,时铭显又和两位青年教师去那里标定“三旋”。几十米高的平台上650℃的高温管道辐射出令人透不过气来的热浪,头上烈日当空,脚下铁板滚烫。这种情况,就是身强体壮的小伙子也支持不了多大会儿。时铭显怕管道中的高温烟气喷出烫伤没经验的青年教师,他毅然站在了最前头。不一会儿,衬衫便被汗水浸透,只见他脸色蜡黄,有些支持不住了,同志们赶紧扶住了他,让他在旁边坐下,可他一缓过气来,又继续干下去。从平台上下来,本该好好休息一下,但时铭显想到第二天还要将情况向有关人员介绍,又赶紧处理数据,令厂里同志感动不已。

就这样,时铭显用自己的精湛技术和热忱服务,让新技术尽快应用于各个炼油企业,解决生产中发现了新的问题,开发着一代又一代新的旋风分离器,为我国的炼油工业作出了重要贡献。看到天南海北的各炼油厂纷纷采用了这些新技术,所有的科研成果都在转化为生产力,时铭显脸上绽开了快慰的笑容。他说“我什么都不图,就图自己的劳动能对生产有用,能给国家创造出更多的财富。”

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