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“活锅炉”是这样炼成的

“惟楚有才，于斯为盛”。杂交水稻的推广解决了中国乃至世界人们的吃饭问题，袁隆平因此获得了“杂交水稻之父”的美誉。

作为全国锅炉界的技术权威，在业界有“活锅炉”之称的何相助，穷其一生，总结出循环流化床锅炉运行的“何氏公式”，颠覆了传统的锅炉理论，一举突破了“大小型流化床锅炉”“热电灰三联产”“热载体锅炉”生产运行中的理论和技术瓶颈。

何相助坦言了自己的憧憬，就是如何将自己的“何氏公式”提升为系统理论，将自己的核心技术转化为推动社会进步的生产力，打造一个国内锅炉界技术领先、具有核心竞争力的企业王国，实现产业报国。

清华园走出的“活锅炉”

2003年5月，湖南省节能中心主任何相助，接到河南登封电厂的求援电话，该厂投运仅一年多的一台循环流化床锅炉出现结焦、熄火故障，影响火力发电。

何相助赶到河南时，登封电厂已汇聚了来自全国各地的著名流化床专家。专家们经过一番诊断后，分析了产生故障的各种可能性，各自提出了一套解决办法。然而，由于不能准确指出哪个地方出了问题，要一一实施改造显然事倍功半。

查看锅炉现场、运行记录，研究锅炉设计图，时间过去不到一个小时，何相助便明确指出了锅炉故障的症结所在：锅炉的风帽开孔率过大。何相助给出了处方：每个风帽堵掉一个孔。

登封电厂将信将疑，丝毫不敢掉以轻心。一方面着手按着何相助提出的解决办法去做，同时安排何相助游少林寺，将其“软禁”在河南，以便随时讨教。

一天下来，何相助饱览了少林寺胜景，回到登封电厂时，该锅炉已经点火稳定运行了。

时间回溯到1978年，湖南永州的一个小山村，原本以为一辈子要面朝黄土背朝天，已经结婚生子的何相助，终于盼来了清华大学的入学通知书。

在水木清华的热能工程专业，经过5年的养育，何相助师从国内流化床第一人——曹柏林教授，奠定了理论功底，孕育了创新能力。何相助的毕业设计，参与了当时国家科委6人小组的“循环流化床课题组”。从此，他与锅炉结下了不解之缘。

1983年，何相助毕业分配到湖南省节能中心。锅炉设计、改造、运行……何相助一干就是近30年，足迹遍及大江南北。特殊的工作环境，极大地开阔了何相助的眼界，丰富了何相助的实践经验。

“活锅炉”还源自对锅炉的热爱和执着。国家863计划先进能源技术领域专家组成员、长江学者、清华大学热能工程系系主任姚强，是何相助的清华同窗。在一次同学聚会上，姚强感言，同学中事业成功的很多，而从大学开始一直从事循环流化床锅炉低碳研究的就何相助一个。

不仅是诊断和排除锅炉“疑难杂症”的高手，何相助更是发现和提出锅炉理论的行家，流化床锅炉的有效容积理论便是其中的经典。

传统的流化床设计理沦，认为烟气在炉膛内的停留时间与煤种有关，才能保证锅炉热效率高。这一理论不仅很难被工作在第一线的管理人员、技术人员、操作人员掌握，而且没考虑温度对热效率的影响，也没有定量的数据很难操作。

多年与锅炉打交道的成功经验和失败教训，何相助总结并提出：温度大于850℃的炉膛容积才是有效容积的观点。何相助指出，每吨汽从布风板到炉膛出口中心线所需的炉膛容积。与煤的挥发份有关并总结了一个函数关系才能使煤燃烬。

2006年8月，郴州华湘化工有限公司的王晋湘参加了省经委主办的锅炉节能学习班、听了何相助的有效容积理论后，对照本公司一台热效率不到60％的20蒸吨锅炉，发现其有效容积只有2．8立方米／吨汽。

于是，该公司请何相助主持改造，将炉内没有发挥作用的平面流分离器拆除（在炉外另设分离器），锅炉整体升高一米，一举将该锅炉的有效容积提高到5．2立方米／吨汽，热效率由此提高到了84％。经测算，改造后每年可节约20000吨煤，折合人民币860万元。而全部改造费用不到140万元。

锅炉痴人的“四大发明”

睿智的眼神、得体的衣着、满头整齐的银丝……与记者心目中的大学问家、科研工作者不一样，何相助显得有点另类，眼睛深度弱视、不修边幅。几年前的一场大病，何相助差点丢了命，至今身体有点佝偻，双手甚至有点痉挛。

因为有过几次采访的缘故，何相助直言，身上的衣服多是夫人买的。出身农村的何夫人很俭朴，不到100元的西装、10多年的衬衫，何相助经常穿着去大型企业、高等院校做讲座。

然而，对于讲座的内容，何相助一点都不含糊，讲课主题、前沿技术、案例、数据都力求精准。

科研工作者是甘于寂寞的。一件小事令记者记忆犹新，一次为补充材料，记者受约到何相助家中，我们谈完已是晚上11时，何相助走到儿子房间，小何正在用电脑绘制锅炉构造图。何相助笑着对儿子说：“画图比网上打牌有意思吧？”何相助的儿子憨厚地笑道：“是的。”对于何氏父子，网上打牌娱乐居然是件奢侈的事情！

每天凌晨4时准时起床，查找资料、翻看书籍、画构造图；撰写研究报告、论文和著作。7时30分，赶到办公室，开始一天的工作。从1997年到现在，何相助一直保持着这样的作息规律。何相助透露，自己的研究成果，主要是在这凌晨宝贵的三个半小时完成的。

“整天想的是锅炉、做的是锅炉，锅炉成了其生命的全部，是个货真价实的锅炉痴人。”这是何相助留给省经信委环境资源处处长眭善林的深刻印象。

1997年，担任省节能中心副主任的何相助，开始痴迷于复合燃烧机的研发。8年时间内，何相助除日常工作外，倾注了全部的精力、财力。

全部家当200多万元的投入，何相助一家4口一直挤在单位分配的福利房，周围同事看着心痛，纷纷劝说何相助放弃；与此同时，何相助的身体日见衰弱，一度出现严重中风，妻子流着泪：“不能再搞下去了，命都会没了。”

“一定能成功。”何相助坦言自己当时的信念始终没有动摇。2005年，经过无数次的试验，改变材质、改进工艺……复合燃烧机终于研制成功。

科学之路没有止境，何相助没有陶醉于复合燃烧机研制成功的喜悦中。复合燃烧机、循环流化床导热油炉、高低混合流速循环流化床锅炉、热、电、灰三联产技术相继研制成功，被业内誉为何相助的“四大发明”。

据悉，何相助的“四大发明”先后获得国家知识产权局颁发的专利证书，在国内业界享有很高的声誉。

颠覆传统的“何氏公式”

太上老君的丹炉里，练就了孙悟空的火眼金睛。近30年的实践，从意气风发的书生到皓首白发的专家；上十万台锅炉的磨砺，足迹遍及大江南北，何相助穷其一生，总结出了循环流化床锅炉的“何氏公式”。

通过对500多台循环流化床锅炉运行数据的统计分析，何相助认为：不论什么煤种、不论高速床、低速床锅炉不论锅炉大小，要想热效率大于90％，飞灰含碳小于4％、燃烧效率大于99％、过热器寿命超过十年、省煤器寿命超过五年，必须满足三个条件：

首先，锅炉吨汽有效容积大于β4.2045V-0.125（其中v为煤的干燥基挥发份，β为蒸汽参数修定系数，对工业锅炉近似取1）。满足这点即可保证煤粒在炉膛内的停留时间，但比后者更直观，更易于计算。

其次，分离器分离下来的灰小于0.08mm的要大于80％，分离器的阻力要小于800Pa。

最后，一定要有切向旋转燃烧过程。这样才能打破灰包碳，有利燃烬。满足这点必须是高温旋风分离。因为要通过气流切向旋转打破灰包碳气流速度必须在20m/s以上、要达到燃烧条件、温度必须在850℃以上；而炉膛里是不能同时满足这两点的、只能在分离器完成，所以必须是高温旋风分离。

而传统的锅炉理论认为：炉膛容积与煤种和煤的挥发份有关，仅仅是给出了定性而没法给出定量。何相助提出的循环流化床锅炉“何氏公式”从定量上做到了新突破。

应用何相助的循环流化床锅炉“何氏公式”，一举将15-240t/h的低效循环流化床热效率由70％提升到了90％。值得一提的是，由于原来小型流化床锅炉热效率低，较少有厂家生产，而市场实际需求巨大。用这一理论指导设计4t/h到15t/h的组装循环流化床，不仅实现了填补国内空白、替代量大、面广的快装链条炉，单台节煤30％以上，而且可以有效解决市场的供需矛盾。

2009年8月，河南煤化集团的循环流化床高级研讨班上，全国各地专家汇聚一堂，何相助在会上介绍了何氏经验公式，马上吸引了与会专家的眼球。

河南焦作煤业集团电冶分公司副总经理吕辉、生技科长李江会后与何相助进行了深入探讨，决定按照“何氏公式”对现有的一台130t/h循环流化床锅炉进行改造。

很快找到了该台锅炉热效率低、磨损严重的原因：其根本就在于吨汽的有效容积太少，只有3.9m3。按照经验公式计算要达到5.6m3。

与此同时，该分公司马上向集团申请将另外2台130t/h的煤粉炉按照何氏经验公式设计改造为循环流化床锅炉，采用带高温分离的高低混合流速的循环流化床专利技术。据悉，其中一台已经投入运行，各项指标均达到了设计值，另一台正在抓紧实施改造。

吕辉介绍，由于燃用煤泥与煤矸石，而且效率高，单台锅炉每天的节约煤炭的费用达15万元以上。

“何氏公式”，不仅一举攻克了大中型循环流化床锅炉热效率低、磨损严重的技术难题。值得一提的是，该经验公式还成功地使循环流化床“小型化”。

据了解，由于安装、运输方便，操作简便，国内目前大量使用的小型燃煤锅炉基本采用快装组装链条炉。据统计，快装组装链条炉占锅炉总台数在60%以上，其容量占总容量的30%以上。

但是，这些快装炉对燃料要求比较高，要燃用优质烟煤，而热效率却在55%—65%之间。按照传统的循环流化床观点，小型流化床很难达到高的热效率，所以目前还没有高效的组装流化床。

按照“何氏公式”，锅炉不论大小、不论任何煤种燃烧效率都可以在99%以上，按照这个经验公式终于开发成功了组装循环流化床锅炉，已经获得了国家发明专利。

据悉，在河南漯河市隆源明胶有限公司，第一台6t/h的组装循环流化床运行成功以后，由于它的热效率达到了86%，而其安装运输与组装锅炉基本类似，具有强大的市场生命力，运行后不到3个月，订单雪片般飞来。仅来自山东、江苏、福建、湖南四省订单就达了近百台。

“何氏公式”，在更具挑战性的热载体锅炉领域，也得到了成功推广应用。

科技之路并非全是鲜花和坦途。何相助率先提出了热载体锅炉采用循环流化床技术，历时3年走了20多家企业，没有一家敢使用。

众所周知，热载体锅炉广泛用于化工、印染等行业，由于其工质是油而不是水，所以安全是第一重要的，所有的燃煤热载体锅炉都是层燃燃烧，目前世界上还没有人敢想象可以采用循环流化床燃烧技术。

河北宏锐集团，这家拥有40多台热载体锅炉的大型企业，一直为热载体锅炉普遍热效率低下，烧煤要求高的问题发愁。

何相助与该公司主要负责人经过反复探讨，详细介绍了“何氏公式”并讲了具体的方案。宏锐集团痛下决心，世界上总有一个人要带这个头，我就做第一家。2009年6月，第一台按照 “何氏公式”设计的循环流化床热载体锅炉成功运行后，目前该公司相继投入运行了3台。

该公司主要负责人感慨，按照“何氏公式”设计的循环流化床热载体锅炉总体节能量达40%以上，当时的决定是对的！ (贾云亭 李扬帆)

■相关链接：何相助的“四大发明”

　　带高温分离的高、低混合流速循环流化床锅炉：

　　△燃料适应性广可燃用各种优、劣质燃料。如优、劣质烟煤（包括高硫煤），无烟煤，泥煤，煤泥，矸石，炉渣，油焦，焦炭，生活垃圾，生物质废料等等。

　　△燃烧效率高对无烟煤可达97％，对其它煤可达98%—99．5％。

　　△磨损轻使用寿命长由于上部流速高，下部流速低，有效地解决了流化床磨损的难题。

　　△环保性能好A）炉内可直接加石灰石脱硫，成本低，脱硫效率高。B）分段送风，低温燃烧，NOx排放量低（~120ppm），仅为煤粉炉排放量的1／3—1／4。

　　组装循环流化床导热油炉、热风炉、锅炉：

　　现已成功研制出安装运输方便的、组装循环流化床导热油炉，热风炉：2—20t/h锅炉,热效率在85％以上

　　复合燃烧机：

　　该公司现已开发了新的专利（专利号为200610031202．8），并推出了具有完全自主知识产权的新型复合燃烧机（多级风扇磨）。与普通复合燃烧机相比，风扇磨的叶片由1级增至4级以上，叶片寿命延长了3倍，达到2000小时以上，制粉自耗电由吨粉40KWH下降到15KWH。

　　热、电、灰三联产：

　　将含碳量高于10%的其它锅炉排放的飞灰通过循环流化床锅炉再燃烧，产生蒸汽，先发电，后供气，生成的飞灰烧失量小于8%,做成商品粉煤灰，做到低热值燃料，高效率燃烧、低排放、高附加值。

转自 科技日报 2011年1月31日