退休老教授用毕生所学把粉尘和机械讲透了!对矿山和企业都实用!

发布时间:2019-11-07 10:55:01   编辑:石材网

粉尘是矿山和企业最重要的环保问题之一,想要处理好粉尘污染问题,必须具备良好的技术和设备,好的机械设备必须同时具有能用好用耐 b42 的特点,这又要求在研发过程中有专业知识扎实人才和企业投入。为此,中国地质大学(武汉)退休老教授江进国退休后马上奔赴厦门三烨传动有限公司一线工作,为机械设备行业继续发挥余热。近日,矿材网专访到这位老教授,请他谈谈对粉尘、机械的看法。


刘平:大家好,我是矿材网刘平,今天有幸在上海国际粉体暨散料输送展上见到中国地质大学(武汉)机电与信息学院江进国教授。江教授退休以后到厦门三烨传动有限公司任工业研究院的院长,对粉尘机械有深刻理解。我们就关于粉尘以及机械相关问题采访江教授,首先我想问江教授您怎么看待粉尘这个问题?


江教授:粉尘定义很多,我个人认为静止的颗粒是粉,扬起来的颗粒叫做尘,连起来叫做粉尘,所以研究粉尘既要研究粉也要研究尘。静态的粉实际上也是颗粒,颗粒研究要从颗粒的尺度、形状以及性质关系变化来研究,在输送过程中间产生的性质,扬起来粉尘就像环保里大气的粉尘问题。


现有一个问题是我们忽视了生产空间,生产空间的粉尘问题受到了忽视。公共空间的粉尘问题从国家到院所高校已经引起足够的重视。但生产空间的粉尘问题,相对公共空间来讲重视的不够,它有些真相实际上我们还不清楚,没有公开化,它的研究难度很大。


公共空间粉尘也是大气粉尘它是充分扩散,但是生产空间的粉尘它有充分扩散也有部分扩散,它有它的特殊性。所以我们这样的展会,实际上与粉尘或者颗粒的生产设备流水线研究测试有关联的展会,包括会议谈到的内容都与这有关联。实际上我个人认为粉尘或者颗粒,从生产角度来进行粉体的研究是怎样做成这样的颗粒?比如说细化,然后在生产过程中间的输送,以及这些细化颗粒变成产品。另外还有在生产过程中间也会产生外漏,外 6109 一是浪费,二是污染空间,所以两个治理都需要,都要涉及到我们粉和尘的研究。


刘平:我们要给它足够的关注,足够的研究,尤其当下环保很严的状况下,这个我们要足够重视。


江教授:我现在在三烨工业技术研究院,我们重点是研究粉尘。


刘平:粉尘如何治理?


江教授:我过去主要研究与机械工程相关联的设备系统,我带学生到厦门实习,到了火电厂的码头,看见卸船机从船舱里面通过抓斗把煤抓出来,放到皮带输送线上面这个过程,看见粉尘特别严重,可以说是触目惊心。


当时我就想我们是搞机械的,在我们眼前还有这种情况没解决。所以我就留心了这块,结果查资料确实研究的人很少,这几年我就查很多资料,确实还没有系统关于粉尘治理的理论、技术、设备。


我认为粉尘治理有三大类方法:


第一叫屏障法。把有粉尘的空间隔离起来,这个屏障可以是固体屏障,比如铁皮;然后是液体屏障,比如水雾;理论上也可以是气体屏障,我们气体也可以形成一个隔离层使它隔离,但目前比较成熟的是固体屏障方法。


第二是团聚法。颗粒之间的团聚有时候自然团聚,有时候人为让它团聚。团聚法就是让这些很小的颗粒变成大颗粒,快速沉降下来。团聚就有很多的方法,有利用介质的,有不用介质的。比如说水就是一种介质,有不用介质的,比如说电法、磁法也可以使它团聚,这些就是化学物理方法。目前比较成熟用的比较多的还是水雾团聚法,如细水雾、干雾、超声雾团聚法;


第三是吸引法。吸引法实际上有很多说法,如除尘器造成负压,把粉尘吸到特定的布袋里再进行分离,布袋是其中一种形式,吸引法有很多如旋流等。吸引也有很多方法,可以是电吸引也可以是磁吸引,也可以是一般的负压吸引。简单说通过力的方法让颗粒体系到特定的区域,比如布袋或者其他容器里面,然后再进行分离。这里面也有一些问题,就是说怎样持续长久的使用这个方法,布袋这个方法到一定时候就堵死了。


这三类方法目前都在用,但是由于它涉及到的技术里面,背后隐藏着很深的理论。因为粉尘体系实际上是一个二相湍流体系,一相湍流就已经很难了,实际上在理论上面纳维叶-斯托克斯方程可以解决这个问题。但纳维叶-斯托克斯方程在很多情况下有很多种解,有些甚至是无解,所以这个方程必须配合实验才能做。所以这个体系从理论研究比较难,所以它要借助实验。所以目前三烨工业技术研究院是中国地质大学共建开放实验室,展开这方面的研究工作,实际上也围绕这三个方向都在做研究。那么通过生产反馈的问题,以及生产一线的需求,我们有针对性地抽出一些难点问题,急于要解决的优先问题来公关。


这个领域实际上现阶段有很大的发展,目前存在的问题有:


一离全定量的描述还有一定差距第二它的持续稳定性,比如说布袋除尘。它原理上比较简单,但是时间一长它就不好用了。其它的储存方式,比如说双旋流除尘器,还有冲击式除尘器都存在这个问题。加入粉尘以后,粉尘会破坏原来的系统,就产生变化,就是有这样一个问题。


刘平:也就是说现在比较完善的理论以及设备还有很大的空间。


江教授:这个领域据我知道有一些研究,但是不成系统。第一生产空间比较容易和大众进行隔离,你进不去也看不到,所以没有引起足够的重视,与这个有一定关系。第二与这个问题的治理本身难度也有关系,现在尽管有一些能够接触这个领域的企业,但企业都不大。目前国外在这个领域已经有几十年的积累,但是实际上它的问题和我们现在碰到的问题具有一些共性,就是不持久,定量化不够。


刘平:面临的难题是共同的,同时也说明这个领域未来的发展空间很大。我们环保要求越来越严,我们生产工艺要有所改善,这个领域发展前景非常不错。


刘平:江教授您从地质大学机电与信息学院退休后,发挥余热,到企业担任工业研究院院长,这为未来即将退休且积累了一辈子经验的老教授提供了很好的发挥余热的空间和方式。同时也为企业迅速发展技术,建立理论体系提供很好的途径。因此我想请您讲讲,您为什么要到企业去?到企业后担任工业研究院院长后感受如何?


江教授:这个是一个好问题,我退休以后加入的公司,老总卢禄华是中国地质大学福建校友会会长,对学校非常支持,我在地质大学机电学院当副院长时,他对我的工作也很支持,给学校设立奖学金助学金。退休后到公司具有偶然性,但是到公司以后发现企业确实很需要高校老师,他们能把高校和企业相结合,我对此深有体会。企业同志很用功,也很努力,但他们花大量时间精力长期直接解决现场生产问题,忽略了理论知识,这样企业仅仅解决生存发展问题。如果企业能发展到像华为一样的公司,就能把生产和理论相互促进,形成良性循环,但大部分企业没有发展到这种情况。


从高校来的老师,正好给这些公司在人员上有补充。类似我这样的高校老师很多,而且越来越多,60退休65岁退休,甚至更早55岁就退休,这些老师在各自领域积累了几十年经验。我当初到企业时,以讲课为主,也做课题,但在学校搞课题和在企业是不一样的。我到厦门三烨后,希望给企业做点事情,卢总也对我工作很支持,深入现场介绍情况。


在深入现场过程中我发现问题都能理论解决,我比企业的技术人员工程师在专业理论知识方面有优势,他们面对问题会从1到2个角度分析问题,我则可以从3到5个角度分析,而且我的理论可能覆盖他的知识,我能更深入能揭示问题本质,找到解决方法,这样我很快体现出优势。


企业管理者也意识到这点,很多问题背后是有理论的,要通过理论支撑技术,如果对技术原理没有深刻的了解,有可能用不好这项技术,企业有时候碰到这种困惑,要通过原理对技术朝指导性方向发展。哪些符合原理,哪些不符合原理进行调整,往符合原理靠,才会有效果,这就体现出高校老师的作用了。大学找到理论工具,企业负责开发理论的用途,用途过去偏重于理论,现在在运用过程中和理论紧密结合,发挥出它的效益和价值。


企业今后怎样和学校结合,学校老师们不管退休还是在职,都应该盯着企业。我现在体会到老师不一定要退休,应该在当下关注企业的实际问题,结合企业需求,企业的技术问题,从理论技术来解决问题,分析问题,解决问题,这样老师们课题也有好的进展。现在老师很多课题是空中楼阁,比较虚,老师们的课题要解决现实问题,同时有理论发挥作用,通过现实问题推动理论发展。


有时候在现场碰到的很多问题,在理论方面还是空白的,比如说我发现一个问题,颗粒在间隙中间运动在理论是很少人关注,像水在通过两个固体界面间形成的狭小间隙时,运动状态和运动规律是很复杂的,针对水这一点是有理论研究的,且理论很深很有意思,但细小颗粒通过间隙与气体和水不一样,研究还处于空白阶段,没有人关注,这是一个现实问题。研究颗粒的技术人员都知道,颗粒界有一个世界难题——巴西豆效应。巴西豆效应是指两种或两种以上颗粒直径不同的颗粒混合在一起,朝垂直方向震动,出现大颗粒在上,小颗粒在下的现象。这个现象的机理,在力学界和数学界都没找到答案。关于这个现象很多解释都不同,而且相互矛盾,现在浙江大学和国外也有高校团队研究巴西豆效应。


颗粒有很多复杂的现象还没研究透,我刚才说的间隙中颗粒的运动规律,更有意思,如果研究透了,可以用到很多领域,产生技术性突破。所以一定是先提出现场问题,理论应该滞后于现场问题,现场问题更鲜活更广阔更有价值,所以高校老师应该尽早关注现场问题,关注企业,关注一线问题,对让自己的研究更有价值。促进各大高校关注企业,这是我和厦门三烨老总的共识,也让我深感责任重大。


刘平:您这个模式给不仅开创了一条新路,也对高校校老师分享了很好的建议。


视频三


刘平:您一直在研究机械,对中国机械学科现在和未来的发展趋势什么看法?


江教授:对机械学科的看法这个题目很大,我想把问题变小一点,谈谈我的想法。对于机械类产品,或者以机械为主的产品,我可以谈谈未来的发展趋势。我国家机械产品通过几十年发展,和其他领域的行业一样,随着我国70年发展,机械学已有极大发展,这与机械界研究者、设计者、制造者、使用者或相关部门的不懈奋斗和努力有密切关系。但我国目前在机械类产品方面,仍有问题。


产品有三个层级,第一个层级就是能用,即产品功能能不能满足使用者的要求,简单称为能用。


第二个层级是好用,用产品性能来体现。对这个层级,表面很难判断判断性能高低,所以大家现在只是在乎产品能不能用。例如电梯,电梯能上能下就是能用,但是电梯上下速度要么很慢,要么就很快,就反映机械性能层级。当然机械的性能层级还有包括噪音和平顺性等。虽然大家已经开始关注性能了,但是从整体产品来讲,比如粉体设备加工的粉体制造产品,大家的关注点还在功能层级。将粉体改性运用到某个领域或将材料破碎磨细这些过程,需要关注粉体的各项性能指标,实现各项性能指标都需要慢慢研究,这是比较欠缺的。


第三个层级,我把它叫时能,时能层级实际上是可靠性未来机械设备竞争点是设备的可靠性。我国在机械产品懂可靠性的人很少,因为可靠性是模糊的,大家虽然知道要找可靠的设备,可靠是定性的模糊概念。从产品三个层级来讲,可靠性属于科学指标,功能有功能指标,性能有性能指标,可靠性也有时能指标,这些指标需要量化来衡量机械产品的可靠性。时能指标用于描述随机问题,所以要提升时能指标难度再次加大,这也是研究不到位的地方。


而日本和德国在这方面优势比较明显。德国产品为什么好,实际上他对这三个问题他都有深入研究。虽然我们没有统计,但单从资料上来看,三个层级的花费第一个层级假设要花1元,那么研究第二个层级解决问题,可能要花5元,而研究第三个层级,则可能要10块钱,甚至50元,投入非常大。这是我国机械产品和美国德国日本机械类产品差距很难缩小的一个原因。可靠性研究是要投入的,性能层面研究振动问题,研究噪音问题,研究温度场问题,都要做实验。可靠性研究和产品功能能不能实现级别完全不一样,理论支撑不一样,理论体系也不一样,条件也复杂很多。


三个层级中,功能、性能、时能分别解决能用好用耐用问题。任何产品都如此,把机械产品放到电子类产品,计算机产品或者其他产品也一样。对于能不能用,设备商现场展示都能用,但对于好不好用,就很难判断了,有些不好用在现场被掩盖了。大家看到都是能不能用,而温度问题、振动问题、噪音问题和其他性能指标问题发现不出来。与时能有关的问题就更不好办,设备商说可以用30年,但谁知道能不能用30年。这需要实践来检验,很多指标不是你一下就能测出来,像粉尘浓度就很难测好也是后面两个层级的问题。

没有解决好问题而选择掩盖问题,是机械产品乃至整体行业机械类产品都存在通病。今后要呼吁除了解决能用的问题,一定还要解决好用和耐用的问题。粉尘的控制也是一个道理,总是出现时效性差和不稳定,是因为后面两个指标研究投入不够。我认为今后我国除了重视产品功能外,会把更多人更多经费投入好用问题来解决性能时能问题,时能的也就是耐用的问题,用术语讲就是可靠性问题。可靠性是一个大体系,是未来的发展趋势,至于机械学科的趋势,也与这有一定关联,当然学科发展其实还与设计、制造还有理论研究有关。我只是从产品角度,因为产品性能和可靠性背后涉及大量理论知识,而且机械理分支会涉及材料学科、信息技术、控制技术、网络技术等,这些都有所关联。

刘平:江教授给我们很清晰讲解了粉尘如何治理,也讲述了自己从学校到企业开创的新道路,同时也讲解了机械产品未来的发展趋势,让我们对粉尘对机械产品有更深了解。非常感谢江教授,后面我们有粉尘和机械产品的问题都向江教授请教。也欢迎大家多关注厦门三烨在粉尘方面的开创性工作,感谢!


江教授:大家一起努力。


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来源: 矿材网

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