原標題:一根金屬棒,破解青藏鐵路凍土難題(主題)
探秘郭宏新的控溫“新”法(副題)
新華每日電訊記者陸華東 毛俊
在青藏鐵路可可西里沱沱河段的鐵軌兩側,豎立著一根根約2米高的灰色金屬棒。它們有個特殊的名字——熱棒,雖名中帶熱卻只導“冷”,無需大規模開挖安裝,更不用額外提供能量驅動其工作,就能讓凍土一年四季保持凍結狀態,即使夏季氣溫升高凍土承載力也不會因此下降,成功破解在凍土區修建鐵路的世界級難題。
鮮為人知的是,熱棒的發明人并非巖土專家,而是當時剛創業沒幾年的郭宏新。他數十年如一日“死磕”高效傳熱技術,持續突破一個個溫度極限,不僅將熱棒“煉化”成可長可短、可直可彎的凍土工程“神器”,還在液化天然氣(簡稱LNG)接收站裝置、光伏多晶硅反應器、火炬氣回收系統等領域打破國外壟斷,推動一批重大技術裝備國產化,讓原本漫天要價的外國公司主動降價。
一個科學家的產業覺醒
出生于“建筑之鄉”江蘇南通的郭宏新,曾夢想報考建筑專業,后被分配學習熱管技術。雖與傳熱是偶然結緣,他卻鐘愛難舍。
1983年畢業后,郭宏新進入原南京化工學院熱管實驗室工作,埋首科研十多年后成為當時熱管技術研究院最年輕的副院長。彼時,蘇南鄉鎮企業在改革開放春風下蓬勃發展,他帶領團隊走出校門,成為“星期日工程師”,幫助一批鄉鎮企業節能降耗、增產增效。
服務鄉鎮企業過程中,郭宏新發現,我國熱管科研水平不輸國際同行,國內熱管市場卻幾乎被價格昂貴的進口產品壟斷。“為什么科研成果不能轉化成產品,反而讓外國賺我們的錢呢?”
為跨越科研和產業間的“峽谷”,郭宏新決心奮力一躍。1998年,他離開高校下海,“書生創業”。對于這一決定,身邊不少朋友不解,甚至惋惜,他的回答異常堅定:“我想喚醒在論文、課題里‘沉睡’的技術,幫助社會解決問題。”
創業的熱情很快就被現實潑了冷水。從受人尊敬的科學家、副院長,到四處上門推銷業務,還常因公司只有7人受到輕視,郭宏新也曾短暫迷茫。
然而,郭宏新靠十幾年做科研形成的韌勁熬過了困難期,并憑借“高溫絕熱管托”專利技術逐漸讓公司步入正軌。
20世紀90年代末,揚子石化引進能效比更高的新技術,用蒸汽直接驅動壓縮機,但540℃的過熱蒸汽在經過3.5公里管道運輸后必須保證在525℃以上,企業嘗試了多種辦法,效果并不理想。郭宏新接到委托后,帶領團隊全力攻關,很快找到了支架這一主要“失溫點”。
“管道每6至8米就有一個‘赤腳’的鋼鐵支架。這就像你冬天穿著羽絨服,卻赤腳站在雪地里,熱量很容易從腳底散失。”郭宏新說,經過反復試驗,最終通過給支架加裝特殊保溫材料制成的“鞋墊”解決了保溫難題。
挖掘到“第一桶金”后,郭宏新并未滿足,持續升級迭代,僅憑這一項技術就挖出了年銷售額達10億元的“富礦”。
如今,郭宏新依托高效傳熱技術成立的管道公司,已幫助我國多個工業園區實現集中、長距離供熱,為減少二氧化碳排放和霧霾天氣、打贏藍天保衛戰做出了貢獻。
化工企業的火炬,曾被視為現代工業的標志,可一旦排放的有毒廢氣燃燒不充分,將會對空氣和環境造成污染。面對這一痛點,郭宏新帶領團隊研發出了用水壓住廢氣并集中收集轉化為鍋爐燃料的“水封”系統,被評為“國家重點環境保護實用技術示范工程”。
截至目前,郭宏新創立的中圣科技集團已在新疆、廣東、江蘇等地建設了近30臺火炬氣高效回收成套裝置,每年減少二氧化碳排放超1000萬噸。其中,揚子石化運用該技術成功熄滅6個火炬,僅賣燃料和少交的排污費,一年就能增收2.64億元。
“以往,很多企業覺得環保是花錢的‘虧本投入’。其實,只要掌握創新技術,環保工作完全可以節能、增效。”郭宏新說,用技術解決社會問題,推廣效益型環保理念,是他創業的初心和始終不變的追求。
一根熱棒巧解凍土治理難題
無論嚴寒還是酷暑,旅客都能乘坐列車穿行神秘的可可西里無人凍土區,沿途如畫的風景令人沉醉。鐵道兩旁一根根灰色長棒,儼然守護“天路”的“衛士”,讓往來游客充滿安全感。
小小金屬棒為何能讓凍土區鐵路四季穩定運行?郭宏新告訴記者,這些金屬棒名為熱棒,一般10米多長,其中8米插在凍土里,約2米露出地面,內部充滿低沸點的液氨。每逢外界空氣溫度低于熱棒底部的溫度,液氨就會被汽化成氨氣升至頂部,遇冷液化,釋放熱量后凝結成液體又回流到底部。如此循環往復,凍土的熱量散至地表,外面的“冷量”導入地下,凍土越凍越實。
如此巧思竟源于23年前的一次突發奇想。時針回撥到2002年,離開高校創業4年的郭宏新在觀看電視節目時了解到,備受世界矚目的“世紀工程”青藏鐵路建設遭遇凍土治理難題:凍土在冬天凍結體積膨脹,在夏季融化沉降,兩種現象反復作用,路基就會破裂或塌陷。
盡管并非巖土專業科班出身,郭宏新還是很快被這一問題所吸引。節目結束,關掉電視,回屋休息,可是,他躺在床上越想越睡不著。
“凍土如果一直凍著不行嗎”“絕冷技術我們擅長啊”,靈光乍現后,郭宏新興奮地爬起來,跑到書桌前,拿起紙和筆快速畫起來,半小時“收工”。第二天,他就將畫好的圖紙和信寄給了當時青藏鐵路建設的主要負責人。
幸運的是,一個星期后,郭宏新收到回音,讓他去北京參加一個專家會。當時全國研究青藏高原凍土的頂尖專家正在熱烈研討,看到他進來,以為是做生意的老板,只是淡淡地說“給你20分鐘”。
陳述完自己的想法后,郭宏新起身要走,幾位凍土治理專家意猶未盡,邀請他一起吃午飯。沒想到,這頓飯一直吃到了晚上7點。因為忙著交談,大家都沒吃幾口飯,但跨界碰撞帶來的“成果”,讓他們仿佛吃了頓“大餐”。
從北京回來后,郭宏新迅速帶領團隊趕制了幾十個樣品。隨后,這位從沒上過高原的“江南書生”帶著團隊,挺進極寒、缺氧的可可西里無人凍土區。在高反帶來的身體不適、手腳時常被凍麻的生理挑戰下,他們成功將熱棒按照每4米一根的距離,一根根插入1公里長的凍土試驗段。
功夫不負有心人。第二年檢測發現,效果比預期還要好。經過3個寒季的研究、試制和野外測試,最終轉化成專利技術產品——帶中心測溫管的低溫熱棒,被指定為青藏鐵路凍害處理的唯一技術儲備。
助力青藏鐵路建設后,郭宏新又帶領公司牽頭制定了熱棒的國家標準,并被委任為國家熱棒標準工作組組長。
如今,熱棒已經“進化”到了第六代,單體最長達37.5米,并衍生出L形、U形等不同形狀,且嵌入了更多傳感器,設備運行狀況可遠程實時監測,廣泛應用在凍土地區的公路、鐵路、原油運輸管道、機場、民用建筑等領域。
更令人欣慰的是,熱棒還找到了“接棒人”。因為讀博期間聽過郭宏新講述在凍土區推廣熱棒的故事,孫田博士在2015年加入中圣,多次跟著郭宏新到青藏高原測試新產品。經過近10年歷練,40歲的他已成為中圣熱棒技術推廣負責人,帶領的8人團隊已有“90后”加入。
在-163℃戰場打破國際壟斷
熱棒助力大國工程建設后,郭宏新還利用高效傳熱技術“賦能”重大裝備國產化,創造了中國制造的一個個“首次”。
作為生活和生產的重要燃料,我國每年都要進口大量天然氣,其中一部分是將天然氣液化后用特種船運到國內LNG接收站進行氣化,再輸送到全國各地。
然而,將溫度低達-163℃的LNG氣化并非易事。加熱加壓過程中,1立方米LNG氣化后膨脹的體積大約是其液態體積的600-700倍,壓力、溫度也都將發生驟變,對核心裝備的要求極為苛刻。而且,氣化裝備已被國外少數公司“冰封”幾十年,不僅價格高昂,還隨時可能被“卡脖子”。
為保障能源安全,國家有關部門決定加快LNG接收站氣化器等關鍵裝備國產化進程。2012年,受中石化、中海油氣電集團的委托,郭宏新帶領中圣百余名技術人員主動請戰。
團隊成員李奇坦言,LNG氣化器生產是世界難題,一開始大家心里都沒底,公司內部也有爭論,擔心巨大的研發投入會“石沉大海”,特別是當攻堅遇到瓶頸時,一些人陷入迷茫和自我懷疑。
郭宏新的指導和堅持讓團隊成員找到了信心和方向。從課題立項,到后續研發,他經常和大家一起徹夜討論,分析項目可行性,明確技術路線,對急需的人、財、物等資源全力協調支持,不斷給團隊加油、打氣。
“董事長對科研方向和產業需求把握很準,更關鍵的是,他身上有一種‘死磕’到底的韌勁,正因為有了他的帶領,團隊才能成功熬過一個個技術‘暗夜’。”李奇說。
技術“堅冰”終于被科研熱情融化。2018年11月,LNG成套高端裝備全部通過專家鑒定和項目組驗收,打破了國外在同類技術上的長期壟斷,中圣成為全球唯一可承制三種LNG氣化器的供應商。
“以前,一套LNG氣化器,外國公司要價4000多萬元,我們自主研發的產品僅需2000多萬元,成功將價格打了下來,而且外國廠商還主動找我們合作。”郭宏新說,核心技術是買不來的,必須走科技自立自強之路。
創業多年,郭宏新帶領團隊打破了一個個不可能,做到了多個中國第一,甚至世界第一。談及成功的秘訣,他的回答很簡單:“找到需要解決的社會問題,堅持到底,一根針也能捅破天。”
十多年前,光伏原料多晶硅的生產并不綠色,副產品四氯化硅遇到潮濕空氣會分解成硅酸和劇毒氣體氯化氫,危害極大,填埋四氯化硅的地方一度被稱為“死亡之谷”。
了解到光伏制造企業的痛點后,郭宏新決心再次“啃硬骨頭”。
面對國外技術的層層封鎖,郭宏新帶領團隊反復頭腦風暴,時常連續幾天“釘在”公司,一遍遍修改設計草圖,對關鍵難點反復進行工程化驗證,逐一攻破技術難關。經過一年左右的持續奮戰,郭宏新團隊成功研制出了冷氫化反應器并創新生產工藝,徹底解決了環保問題。
近年來,郭宏新深刻感受到,在國家的引導和支持下,中國制造已撕下廉價、低端的標簽,正以更高的“含綠量”和“含新量”在激烈的國際競爭中占據制高點。
走進位于南京江北新區的中圣生產基地,一輛輛貨車、一個個巨大的反應器映入眼簾,生產場景火熱。“這些裝備制作完成后將出口到海外,全年訂單已經基本在手。”郭宏新介紹,在國際形勢日趨復雜的當下,依靠高效傳熱等硬核技術優勢,公司產品成功出口至全球20多個國家和地區,與海內外超過1500家客戶建立長期合作。
獨行快,眾行遠。“我們希望與更多中國制造攜手合作,助力中國制造向更高峰攀登。”郭宏新說。
來源:新華每日電訊
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