文／張海英 李 堅

李金科致力于乙烯裂解爐急冷換熱和燃燒系統(tǒng)的研發(fā)，捧回國家科技進步一等獎。

●李金科表示將帶領(lǐng)團隊繼續(xù)走好自主創(chuàng)新之路。 供圖/李 堅

2021年11月3日，人民大會堂里星光熠熠。2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在這里隆重舉行。

中國中化所屬天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司（以下簡稱天華院）副總工程師李金科代表團隊參加大會，捧回了極具分量的證書——天華院參研的“復(fù)雜原料百萬噸級乙烯成套技術(shù)研發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”項目獲得了國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎。

乙烯工業(yè)是石化工業(yè)的基石，乙烯裝置則是乙烯工業(yè)的核心，而乙烯裂解爐是乙烯裝置的龍頭。在該項目中，李金科團隊承擔的是急冷換熱器系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計。這是乙烯裂解爐中的關(guān)鍵設(shè)備。

作為天華院工業(yè)爐研究所所長，李金科已經(jīng)從事乙烯裂解爐急冷換熱系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作30多年，承擔過多項國家和行業(yè)重大科研項目。對于此次獲獎，李金科說：“這是對我們團隊一直以來堅持自主創(chuàng)新的最大肯定！”

不解之緣

1987年，李金科大學(xué)畢業(yè)后進入天華院（原化工部化工機械研究院）。當時，天華院是我國唯一專門從事化工裝備研發(fā)的科研單位，擁有諸多國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)、科研成果。

剛?cè)胩烊A院，他就聽說了很多前輩們艱苦創(chuàng)業(yè)的故事。年輕的他暗下決心：一定要秉承優(yōu)良傳統(tǒng)，以刻苦學(xué)習、勤奮努力，走出一條自己的創(chuàng)新創(chuàng)造之路。

盡管有雄心壯志，但創(chuàng)新之路怎么走，年輕的他一開始是迷茫的。老師告訴他：“咱們研究的是裂解爐用急冷鍋爐系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)。這是裂解爐的核心技術(shù)，國內(nèi)特別需要。你要想創(chuàng)新，就好好在這方面下功夫吧！”

老師的指點，讓他堅定了研究方向。裂解爐中那通紅的火焰里，隱藏著無數(shù)技術(shù)秘密等待著人們?nèi)テ平?，這讓李金科愈發(fā)沉醉其中。

為實現(xiàn)乙烯裂解爐國產(chǎn)化，北方爐開發(fā)組于1985年成立，天華院是三家參研單位之一。這讓剛剛踏進天華院的李金科有機會參與國內(nèi)第一臺年產(chǎn)2萬噸裂解爐的研制。研制過程中，他接觸到了當時世界上最先進的技術(shù)，而且通過跟著名專家學(xué)者的深入交流，積累了堅實的技術(shù)知識，快速成長。

此后的十年間，李金科所在的團隊消化吸收了大量先進技術(shù)，積累了眾多經(jīng)驗。1999年，南京石化工業(yè)爐聯(lián)合研究所成立，為李金科和他的團隊提供了更廣闊的技術(shù)創(chuàng)新平臺。

厲兵秣馬

在與國外同行的交流中，李金科深深感受到，要創(chuàng)新，特別是要想在較短時間內(nèi)趕超世界先進水平，僅靠經(jīng)驗和自身勤奮是不夠的，必須依托先進的技術(shù)手段和高素質(zhì)人才，必須有良好的研究平臺和科研方法。因此，他帶領(lǐng)大家在更新硬件、軟件和提升研發(fā)人員素質(zhì)上狠下功夫。

一方面，在資金較為困難的情況下，仍堅持引入一批用于集成計算的大型工作站，并陸續(xù)添置了一批先進的軟件模擬平臺，用于化工流程模擬、結(jié)構(gòu)分析、壓力容器設(shè)計等，徹底改變了傳統(tǒng)的設(shè)計手段。同時，依托天華院的綜合試驗?zāi)芰?，建設(shè)流體和強度試驗平臺，用于驗證軟件模擬的可靠性。

另一方面，努力構(gòu)建學(xué)習型、創(chuàng)新型團隊。他不僅自己帶頭學(xué)，更要求團隊所有研發(fā)人員必須熟練應(yīng)用軟件，提升設(shè)計研發(fā)綜合素質(zhì)，三五年內(nèi)形成專長，成為不可替代人才。同時帶領(lǐng)大家積極引進來、走出去，不斷與不同領(lǐng)域、不同專業(yè)的專家進行交流學(xué)習，不僅學(xué)習技術(shù)，而且學(xué)習研發(fā)設(shè)計理念。

在拓展視野提升研究思維上，李金科有自己的小方法。雖然是一名工科男，但他喜歡研究《易經(jīng)》《道德經(jīng)》《紅樓夢》等經(jīng)典，還喜好猜謎語，曾多次參加中央人民廣播電臺的猜謎節(jié)目。他說：“中國傳統(tǒng)文化中的大智慧給了我啟迪，借鑒西方科學(xué)技術(shù)，能促進我中西貫通，讓我在創(chuàng)新的實踐中更加得心應(yīng)手?！?/p>

經(jīng)過摸索實踐，李金科團隊總結(jié)出了一套創(chuàng)新流程。首先，認真傾聽用戶聲音，明確用戶需求和研發(fā)任務(wù)；然后借助工具提出創(chuàng)新思想和結(jié)構(gòu)，用軟件模擬和仿真手段對方案進行優(yōu)化，擇優(yōu)制成試驗品，再用冷、熱態(tài)試驗進行驗證；最后，結(jié)合精益六西格瑪質(zhì)量管理，控制變異，消除浪費，持續(xù)改進。

勤于思考，善于綜合，多措并舉，勇于嘗試，他帶領(lǐng)團隊在創(chuàng)新研發(fā)道路上，一路向前。

旗開得勝

2010年，李金科團隊在天津百萬噸乙烯項目上，邁出了自主創(chuàng)新的關(guān)鍵一步。

在2008年舉行的該項目大型裂解爐用燃燒器課題評審會上，國內(nèi)知名專家、中國工程院院士袁晴棠說：“這些年，天華院在燃燒器上進行了大量深入研究，取得了一定成績。這次天津項目中的11臺10萬噸裂解爐，我們準備拿出一臺裂解爐的燃燒器交給你們國產(chǎn)化。成功了就用你們的，不成功就只能還用國外的?！?/p>

這些話既是鼓舞，更是鞭策。李金科堅定決心，一定要抓住機遇，讓重大乙烯項目用上國產(chǎn)技術(shù)設(shè)備。

擺在他們面前的困難是巨大的。這臺裂解爐共有36臺底部燃燒器，燃燒器的布置、火焰形狀、火焰長度、爐內(nèi)熱通量分布、NOX排放等關(guān)鍵指標，技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到裂解爐運行周期和目的產(chǎn)物收率。

模型大，時間緊，既要滿足爐內(nèi)熱場要求，又要滿足環(huán)保要求，如何設(shè)計是關(guān)鍵，對硬件、軟件和人員素質(zhì)具有很強的挑戰(zhàn)性。為做好研究，李金科干脆吃住在了辦公室，困了就在沙發(fā)上打個盹，腿疾復(fù)發(fā)了咬牙堅持。他帶領(lǐng)全所員工不斷進行理論分析、軟件模擬和熱態(tài)試驗，用半年時間完成了設(shè)計。2010年1月16日，裝置開車投油一次成功。

當時，專家組在鑒定書上寫到：由天華院開發(fā)的底部燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，火焰扁平剛直，燃燒穩(wěn)定，NOX排放量和噪音值均優(yōu)于（當時）國家標準，整體技術(shù)達到國際先進水平。

在驗收會上，當天華院拿出裂解爐爐內(nèi)流場CFD模擬結(jié)果時，袁晴棠院士感慨地說：“過去，我們用的都是國外的裂解爐燃燒器；今天，我終于看到了我們自己的裝置。確實不容易，我為你們驕傲！”

自此，國內(nèi)自主研發(fā)的燃燒器成功應(yīng)用在了百萬噸級乙烯項目上。隨后，在中石化武漢80萬噸乙烯項目全部8臺裂解爐1104臺燃燒器國際招標中，天華院憑借核心技術(shù)實力，一舉擊敗兩家國外競爭對手，拿到全部訂單，裝置于2013年8月13日開車投油成功。

不斷突破

在李金科和團隊的努力下，天華院燃燒器技術(shù)不斷發(fā)展。其成果應(yīng)用從單臺爐到整套裝置，從單臺能力2萬噸裂解爐，到10萬噸、20萬噸乃至30萬噸裂解爐，都取得了成功。

截至目前，在中石化上海金山石化、揚子石化、茂名石化、廣州石化、齊魯石化、燕山石化等裂解爐低NOX燃燒器改造中，都采用了李金科團隊開發(fā)的低NOX燃燒器，均滿足工藝要求和環(huán)保要求。2019年，天華院不僅承擔了中科80萬噸乙烯項目單臺能力30萬噸的裂解爐和龍油項目、華泰項目所有裂解爐的燃燒器的研發(fā)設(shè)計，還走出國門，實現(xiàn)天華院燃燒器在海外項目中的設(shè)計應(yīng)用。

李金科團隊對乙烯裂解爐急冷鍋爐系統(tǒng)也進行了大量創(chuàng)新和研究，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的各種型式線性和傳統(tǒng)式急冷換熱器系統(tǒng)，使我國這一技術(shù)達到世界先進水平，并得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。

此外，李金科還帶領(lǐng)團隊在軟件包開發(fā)方面狠下功夫并取得長足進展。目前軟件包成了天華院參與國內(nèi)外競爭的有力手段之一。

在此次獲得國家科學(xué)技術(shù)進步一等獎的“復(fù)雜原料百萬噸級乙烯成套技術(shù)研發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”項目中，李金科團隊充分發(fā)揮在裂解爐用急冷系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)研發(fā)方面的技術(shù)優(yōu)勢，通過采用最先進的啞鈴型線性結(jié)構(gòu)，使急冷換熱器具有換熱管管徑大、質(zhì)量流速低、阻力降小、出口溫度低、蒸汽產(chǎn)量高、操作周期長等優(yōu)點。采用燃料分級、煙氣再循環(huán)技術(shù)，通過CFD分析和熱態(tài)實驗開發(fā)的低NOX燃燒器，滿足了裂解爐工藝和環(huán)保的高要求。

截至目前，天華院已開發(fā)出先進的線性急冷換熱器500多臺、新型大能力急冷換熱器100多臺、低NOX燃燒器2000多臺，廣受用戶好評。

砥礪前行

深耕乙烯裂解爐急冷換熱系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)30余年，李金科帶領(lǐng)團隊獲得了國家和省部級科技進步獎10余項，獲專利授權(quán)47項，其中發(fā)明專利12項。他還獲得了侯德榜化工科技創(chuàng)新獎、中央企業(yè)勞動模范、中央企業(yè)優(yōu)秀黨務(wù)工作者等多項榮譽，是甘肅省領(lǐng)軍人才，并享受國務(wù)院特殊津貼。

盡管已經(jīng)榮譽等身，但李金科對自己和團隊的要求一點沒有松懈?！拔抑阅苋〉眠@些成績，是天華院科技工作團隊不斷創(chuàng)新的結(jié)果，是這個團隊共同奮斗的結(jié)果。我是在黨的培育下成長起來的，可以說沒有組織的培養(yǎng)，沒有領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心，就沒有今天的成績！我很感恩，將更好地帶領(lǐng)團隊，繼續(xù)創(chuàng)新，再立新功?！彼硎?。

●乙烯裝置國產(chǎn)化，有李金科團隊的貢獻。供圖/李 堅

在李金科看來，此次獲獎對團隊來說是一次巨大的肯定，但同時更是動力。這將鼓勵團隊成員繼續(xù)研制出更多高科技、高附加值的產(chǎn)品。

目前，天華院已經(jīng)開始在南京基地建設(shè)國內(nèi)最大的乙烯裂解爐用燃燒器熱態(tài)試驗裝置。該試驗裝置采用最先進的測試設(shè)備，將補齊裂解燒嘴軟件開發(fā)向工業(yè)應(yīng)用的短板，將進一步提升研發(fā)能力，為后續(xù)研究與開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

對未來，李金科充滿信心：“我相信在‘科學(xué)至上’理念的引領(lǐng)下，天華院工業(yè)爐研究團隊一定能繼續(xù)走好自主創(chuàng)新之路，為中國中化建設(shè)世界一流綜合性化工企業(yè)盡一份力量！”