“我們不是閉門搞研究，而是面向工程一線需求‘解題’。企業(yè)出了卷子，我們負(fù)責(zé)作答?！蔽靼步ㄖ萍即髮W(xué)副校長、綠色建筑全國重點實驗室常務(wù)副主任王怡教授這樣定義團(tuán)隊的工作。多年來，王怡領(lǐng)銜的工業(yè)建筑環(huán)境與節(jié)能創(chuàng)新團(tuán)隊把實驗室“搬”進(jìn)工廠，用一項項創(chuàng)新技術(shù)，改善工業(yè)建筑環(huán)境質(zhì)量、提升智能化水平和推動節(jié)能降碳。
陜西省近年來將秦創(chuàng)原“科學(xué)家+工程師”隊伍建設(shè)項目作為實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵抓手，將高校科研前沿理論與企業(yè)工程實踐需求緊密結(jié)合，精準(zhǔn)對接生產(chǎn)實際，協(xié)助梳理測試中的技術(shù)難點，打通產(chǎn)學(xué)研壁壘，有效推動制造與服務(wù)融合發(fā)展。該項目采用“雙首席負(fù)責(zé)制”，由企業(yè)工程師提出需求、高?？茖W(xué)家解決技術(shù)瓶頸，重點突破高端裝備、新材料等九大領(lǐng)域技術(shù)難題。
一場始于“擺動流嘴”的接力
“校友說高爐出鐵場的‘?dāng)[動流嘴’通風(fēng)除塵效果一直不好，讓我有空去看看?！蓖踱貞洝?0多年前的一個暑假，她帶著學(xué)生第一次走進(jìn)了鋼鐵廠。
眼前的一幕讓她記憶深刻：巨大的鐵水罐車在鐵軌上緩緩移動，作為高爐出鐵場的關(guān)鍵設(shè)備，“擺動流嘴”承擔(dān)著分配高溫鐵水的任務(wù)，高溫熔融的鐵水從中傾瀉而下，與鐵水罐車碰撞的瞬間煙塵便會騰空而起?！皬S房里雖然有龐大的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)管道甚至大到可以在里面開汽車，但還是會有煙塵‘跑’出來?！蓖踱f。
這些含有可吸入粉塵的高溫?zé)煔?，是威脅工人健康的“頭號殺手”?！肮と巳绻L期在這樣的環(huán)境里，會面臨健康受損的風(fēng)險。”王怡說。
團(tuán)隊接下了如何高效捕集高溫?zé)焿m這個任務(wù)，從精準(zhǔn)捕集的機(jī)制創(chuàng)新出發(fā)，提出了高爐出鐵場的通風(fēng)捕集系統(tǒng)技術(shù)改造方案，有效提高高溫?zé)焿m捕集效率。經(jīng)過反復(fù)計算、模擬和現(xiàn)場調(diào)試，最終讓這個區(qū)域的煙塵濃度降低了90%，能耗也同步下降。
“我們持續(xù)總結(jié)經(jīng)驗，把這套技術(shù)寫進(jìn)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，我們的高溫?zé)焿m捕集技術(shù)，已經(jīng)在高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、軋鋼等鋼鐵行業(yè)的主要工藝流程中得到全面推廣應(yīng)用。”王怡說。
產(chǎn)業(yè)不斷升級，團(tuán)隊就沿著產(chǎn)業(yè)鏈“追”著問題跑，從鋼鐵行業(yè)“追”到了有色金屬冶煉?！坝猩饘僖睙挷粌H會產(chǎn)生高溫?zé)焿m，還有二氧化硫等氣態(tài)污染物，爐型更開放，控制難度更大。”團(tuán)隊成員、西安建筑科技大學(xué)教授黃艷秋舉例，在陜北一家鎂企業(yè)，團(tuán)隊從污染源散發(fā)特性研究到捕集方案設(shè)計，提供了全鏈條服務(wù)，目標(biāo)是既控塵又控氣。
從有色金屬冶煉，他們又“追”到了高端制造?！爱a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)型，一些金屬冶煉企業(yè)從賣鋁錠到產(chǎn)鋁箔，精密加工越來越多，散發(fā)的油霧也多了。”專注這一領(lǐng)域的團(tuán)隊成員、西安建筑科技大學(xué)教授楊洋介紹，這些油霧粒徑極小，多在1微米以下，對工人呼吸系統(tǒng)乃至心血管都有潛在危害。國內(nèi)過去缺乏自主研發(fā)的高效捕集技術(shù)，較依賴進(jìn)口設(shè)備。團(tuán)隊和中色科技股份有限公司合作，花了幾年時間，把油霧產(chǎn)生、擴(kuò)散的規(guī)律摸透了，設(shè)計出適配的捕集系統(tǒng)。“現(xiàn)在一套設(shè)備可以使工作區(qū)污染物暴露濃度降低60%。”中色科技股份有限公司環(huán)保所所長楊春暉說。
從鋼鐵、有色金屬，到材料制備、機(jī)械加工，再到建筑工業(yè)化……團(tuán)隊的“服務(wù)清單”越來越長。覆蓋的工藝也從最初的煉鋼，延伸到高污染散發(fā)類制造業(yè)廠房。
一個來自“龍卷風(fēng)”的靈感
如果說解決“擺動流嘴”問題是團(tuán)隊服務(wù)的開端，那么“人工龍卷風(fēng)”技術(shù)的誕生，則是一場“從0到1”的跨越，也是團(tuán)隊創(chuàng)新能力的集中體現(xiàn)。
“在大型廠房中，傳統(tǒng)的通風(fēng)方式，無論是自然通風(fēng)還是機(jī)械設(shè)備通風(fēng)，都存在缺陷：自然通風(fēng)無能耗、風(fēng)量大，但由于環(huán)保要求排放受到限制；機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)可以對室內(nèi)空氣污染進(jìn)行凈化，但效率低、能耗高?！蓖踱c出了工業(yè)建筑環(huán)境控制的困境——現(xiàn)代生產(chǎn)促進(jìn)了工業(yè)建筑向大型化發(fā)展，但在長度數(shù)百米、高度十?dāng)?shù)米的巨型廠房里，污染物像無頭蒼蠅一樣無序擴(kuò)散，傳統(tǒng)方法常?！傲Σ粡男摹薄?/p>
轉(zhuǎn)機(jī)來自一次師生交流。當(dāng)時還在讀博士研究生的曹智翔，興奮地給導(dǎo)師王怡看了一段龍卷風(fēng)的視頻：“老師，您看龍卷風(fēng)能把地面附近的東西卷到那么高的空中，能不能在廠房里造一個‘人工龍卷風(fēng)’，把污染物從四面八方卷到一起，再吸走？”
“這個想法很大膽，很有想象力！”王怡回憶，“當(dāng)時我就告訴他，這件事值得做，去做吧?！?/p>
創(chuàng)新從來不只靠靈光一閃。從實驗室到廠房，曹智翔經(jīng)歷了漫長的試錯過程。在實驗室里效果完美的設(shè)計，挪到高十幾米、面積數(shù)萬平方米的真實廠房，會遇到各種意想不到的干擾因素：人員走動、設(shè)備運轉(zhuǎn)、門窗漏風(fēng)等，常常導(dǎo)致“人工龍卷風(fēng)”難以成形。
團(tuán)隊沒有退縮，針對工程中發(fā)現(xiàn)的各種問題，一次次跑現(xiàn)場、調(diào)參數(shù)、改方案。最終，這項“人工龍卷風(fēng)”環(huán)境控制技術(shù)成功落地。在重慶一家新材料企業(yè)的容積達(dá)30萬立方米的廠房中，“人工龍卷風(fēng)”技術(shù)應(yīng)用后，水霧滯留時間從10分鐘驟降至1分鐘以內(nèi)，車間視野提升超過80%，能耗也大幅下降。
這項師生共創(chuàng)的“人工龍卷風(fēng)”環(huán)境控制技術(shù)，不僅獲批了多項國家自然科學(xué)基金項目，還被寫入國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
一次“交叉創(chuàng)新”的探索
解決了“污染控制有沒有效果”的問題，團(tuán)隊將目光投向了更高維度：“我們能把污染物濃度降得很低，但對于隨機(jī)性強(qiáng)的污染源散發(fā)，怎樣才能做到智能感知、智能調(diào)控？如何做到既能以最低能耗控制污染物，又可以滿足工人健康保障需要？污染物降到多少，能達(dá)到最佳平衡點？”王怡提出了交叉學(xué)科難題。這超出了傳統(tǒng)工程科學(xué)的范疇，需要醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)的介入。
團(tuán)隊主動與疾病防治機(jī)構(gòu)和專家“牽手”。職業(yè)病防治專家懂病理、懂診斷，但他們需要工程手段來實現(xiàn)“一級預(yù)防”。而王怡團(tuán)隊提供的，正是精準(zhǔn)的工程防護(hù)技術(shù)。
雙方目前正在探索工程防護(hù)與職業(yè)健康協(xié)同機(jī)制，共同編寫職業(yè)衛(wèi)生工程防護(hù)方面的著作，聯(lián)合培養(yǎng)工程博士，助力職業(yè)病防治標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化。“醫(yī)工結(jié)合”，讓技術(shù)服務(wù)從“達(dá)標(biāo)”邁向了人文關(guān)懷。
與此同時，節(jié)能降碳這根弦，團(tuán)隊始終繃得很緊?；A(chǔ)原材料行業(yè)利潤薄，一項環(huán)保技術(shù)如果讓企業(yè)用不起、用不久，就無法真正推廣。
在廣東湛江某鋼鐵公司，團(tuán)隊為焦?fàn)t工序裝上了“智能大腦”。通過視頻監(jiān)控、傳感器，結(jié)合工藝信號實時感知污染物產(chǎn)生量，動態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量，實現(xiàn)“按需通風(fēng)”?！白鳛橹袊宓V全國重點實驗室專項資金項目示范工程，單套焦?fàn)t每天就能節(jié)約560度電，一個項目一年可節(jié)電20萬度。如果全廠推廣，減碳量相當(dāng)可觀。”中冶建筑研究總院有限公司王琿博士說。
陜西省科技廳相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，秦創(chuàng)原“科學(xué)家+工程師”隊伍建設(shè)項目優(yōu)先支持企業(yè)聯(lián)合省外高水平高校、科研院所申報，優(yōu)先支持“三項改革”科技成果轉(zhuǎn)化項目，優(yōu)先支持解決“卡脖子”技術(shù)短板、研發(fā)國產(chǎn)替代產(chǎn)品、預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益高的項目。申請成功的“科學(xué)家+工程師”隊伍均納入陜西省重點研發(fā)計劃項目類別管理，給予一定財政科技經(jīng)費支持，實行科研經(jīng)費“包干制”管理?！啊茖W(xué)家+工程師’隊伍建設(shè)項目將產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，助推研究成果落地，讓高校與企業(yè)實現(xiàn)雙贏?！秉S艷秋說。（張丹華）
《 人民日報 》（ 2026年05月14日 14 版）
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