三燁工業技術研究院院長江進國教授用畢生所學把粉塵和機械講透了!對礦山和企業都實用!
作者:礦材網     Date : 2019-11-07

三燁工業技術研究院江進國院長近期接受礦材網采訪,利用畢生所學詳細講解粉塵和機械的原理和問題,以下為采訪內容:

粉塵是礦山和企業最重要的環保問題之一,想要處理好粉塵污染問題,必須具備良好的技術和設備,好的機械設備必須同時具有能用好用耐用的特點,這又要求在研發過程中有專業知識扎實人才和企業投入。為此,中國地質大學(武漢)退休老教授江進國退休后馬上奔赴廈門三燁傳動有限公司一線工作,為機械設備行業繼續發揮余熱。近日,礦材網專訪到這位老教授,請他談談對粉塵、機械的看法。


劉平:大家好,我是礦材網劉平,今天有幸在上海國際粉體暨散料輸送展上見到中國地質大學(武漢)機電與信息學院江進國教授。江教授退休以后到廈門三燁傳動有限公司任工業研究院的院長,對粉塵機械有深刻理解。我們就關于粉塵以及機械相關問題采訪江教授,首先我想問江教授您怎么看待粉塵這個問題?


江教授:粉塵定義很多,我個人認為靜止的顆粒是粉,揚起來的顆粒叫做塵,連起來叫做粉塵,所以研究粉塵既要研究粉也要研究塵。靜態的粉實際上也是顆粒,顆粒研究要從顆粒的尺度、形狀以及性質關系變化來研究,在輸送過程中間產生的性質,揚起來粉塵就像環保里大氣的粉塵問題。

現有一個問題是我們忽視了生產空間,生產空間的粉塵問題受到了忽視。公共空間的粉塵問題從國家到院所高校已經引起足夠的重視。但生產空間的粉塵問題,相對公共空間來講重視的不夠,它有些真相實際上我們還不清楚,沒有公開化,它的研究難度很大。

公共空間粉塵也是大氣粉塵它是充分擴散,但是生產空間的粉塵它有充分擴散也有部分擴散,它有它的特殊性。所以我們這樣的展會,實際上與粉塵或者顆粒的生產設備流水線研究測試有關聯的展會,包括會議談到的內容都與這有關聯。實際上我個人認為粉塵或者顆粒,從生產角度來進行粉體的研究是怎樣做成這樣的顆粒?比如說細化,然后在生產過程中間的輸送,以及這些細化顆粒變成產品。另外還有在生產過程中間也會產生外漏,外漏一是浪費,二是污染空間,所以兩個治理都需要,都要涉及到我們粉和塵的研究。


劉平:我們要給它足夠的關注,足夠的研究,尤其當下環保很嚴的狀況下,這個我們要足夠重視。


江教授:我現在在三燁工業技術研究院,我們重點是研究粉塵。


劉平:粉塵如何治理?


江教授:我過去主要研究與機械工程相關聯的設備系統,我帶學生到廈門實習,到了火電廠的碼頭,看見卸船機從船艙里面通過抓斗把煤抓出來,放到皮帶輸送線上面這個過程,看見粉塵特別嚴重,可以說是觸目驚心。

當時我就想我們是搞機械的,在我們眼前還有這種情況沒解決。所以我就留心了這塊,結果查資料確實研究的人很少,這幾年我就查很多資料,確實還沒有系統關于粉塵治理的理論、技術、設備。

我認為粉塵治理有三大類方法:

第一叫屏障法。把有粉塵的空間隔離起來,這個屏障可以是固體屏障,比如鐵皮;然后是液體屏障,比如水霧;理論上也可以是氣體屏障,我們氣體也可以形成一個隔離層使它隔離,但目前比較成熟的是固體屏障方法。

第二是團聚法。顆粒之間的團聚有時候自然團聚,有時候人為讓它團聚。團聚法就是讓這些很小的顆粒變成大顆粒,快速沉降下來。團聚就有很多的方法,有利用介質的,有不用介質的。比如說水就是一種介質,有不用介質的,比如說電法、磁法也可以使它團聚,這些就是化學物理方法。目前比較成熟用的比較多的還是水霧團聚法,如細水霧、干霧、超聲霧團聚法;

第三是吸引法。吸引法實際上有很多說法,如除塵器造成負壓,把粉塵吸到特定的布袋里再進行分離,布袋是其中一種形式,吸引法有很多如旋流等。吸引也有很多方法,可以是電吸引也可以是磁吸引,也可以是一般的負壓吸引。簡單說通過力的方法讓顆粒體系到特定的區域,比如布袋或者其他容器里面,然后再進行分離。這里面也有一些問題,就是說怎樣持續長久的使用這個方法,布袋這個方法到一定時候就堵死了。

這三類方法目前都在用,但是由于它涉及到的技術里面,背后隱藏著很深的理論。因為粉塵體系實際上是一個二相湍流體系,一相湍流就已經很難了,實際上在理論上面納維葉-斯托克斯方程可以解決這個問題。但納維葉-斯托克斯方程在很多情況下有很多種解,有些甚至是無解,所以這個方程必須配合實驗才能做。所以這個體系從理論研究比較難,所以它要借助實驗。所以目前三燁工業技術研究院是中國地質大學共建開放實驗室,展開這方面的研究工作,實際上也圍繞這三個方向都在做研究。那么通過生產反饋的問題,以及生產一線的需求,我們有針對性地抽出一些難點問題,急于要解決的優先問題來公關。

這個領域實際上現階段有很大的發展,目前存在的問題有:

第一離全定量的描述還有一定差距;第二它的持續穩定性,比如說布袋除塵。它原理上比較簡單,但是時間一長它就不好用了。其它的儲存方式,比如說雙旋流除塵器,還有沖擊式除塵器都存在這個問題。加入粉塵以后,粉塵會破壞原來的系統,就產生變化,就是有這樣一個問題。


劉平:也就是說現在比較完善的理論以及設備還有很大的空間。


江教授:這個領域據我知道有一些研究,但是不成系統。第一生產空間比較容易和大眾進行隔離,你進不去也看不到,所以沒有引起足夠的重視,與這個有一定關系。第二與這個問題的治理本身難度也有關系,現在盡管有一些能夠接觸這個領域的企業,但企業都不大。目前國外在這個領域已經有幾十年的積累,但是實際上它的問題和我們現在碰到的問題具有一些共性,就是不持久,定量化不夠。


劉平:面臨的難題是共同的,同時也說明這個領域未來的發展空間很大。我們環保要求越來越嚴,我們生產工藝要有所改善,這個領域發展前景非常不錯。


劉平:江教授您從地質大學機電與信息學院退休后,發揮余熱,到企業擔任工業研究院院長,這為未來即將退休且積累了一輩子經驗的老教授提供了很好的發揮余熱的空間和方式。同時也為企業迅速發展技術,建立理論體系提供很好的途徑。因此我想請您講講,您為什么要到企業去?到企業后擔任工業研究院院長后感受如何?


江教授:這個是一個好問題,我退休以后加入的公司,老總盧祿華是中國地質大學福建校友會會長,對學校非常支持,我在地質大學機電學院當副院長時,他對我的工作也很支持,給學校設立獎學金助學金。退休后到公司具有偶然性,但是到公司以后發現企業確實很需要高校老師,他們能把高校和企業相結合,我對此深有體會。企業同志很用功,也很努力,但他們花大量時間精力長期直接解決現場生產問題,忽略了理論知識,這樣企業僅僅解決生存發展問題。如果企業能發展到像華為一樣的公司,就能把生產和理論相互促進,形成良性循環,但大部分企業沒有發展到這種情況。

從高校來的老師,正好給這些公司在人員上有補充。類似我這樣的高校老師很多,而且越來越多,60退休65歲退休,甚至更早55歲就退休,這些老師在各自領域積累了幾十年經驗。我當初到企業時,以講課為主,也做課題,但在學校搞課題和在企業是不一樣的。我到廈門三燁后,希望給企業做點事情,盧總也對我工作很支持,深入現場介紹情況。

在深入現場過程中我發現問題都能理論解決,我比企業的技術人員工程師在專業理論知識方面有優勢,他們面對問題會從1到2個角度分析問題,我則可以從3到5個角度分析,而且我的理論可能覆蓋他的知識,我能更深入能揭示問題本質,找到解決方法,這樣我很快體現出優勢。

企業管理者也意識到這點,很多問題背后是有理論的,要通過理論支撐技術,如果對技術原理沒有深刻的了解,有可能用不好這項技術,企業有時候碰到這種困惑,要通過原理對技術朝指導性方向發展。哪些符合原理,哪些不符合原理進行調整,往符合原理靠,才會有效果,這就體現出高校老師的作用了。大學找到理論工具,企業負責開發理論的用途,用途過去偏重于理論,現在在運用過程中和理論緊密結合,發揮出它的效益和價值。

企業今后怎樣和學校結合,學校老師們不管退休還是在職,都應該盯著企業。我現在體會到老師不一定要退休,應該在當下關注企業的實際問題,結合企業需求,企業的技術問題,從理論技術來解決問題,分析問題,解決問題,這樣老師們課題也有好的進展?,F在老師很多課題是空中樓閣,比較虛,老師們的課題要解決現實問題,同時有理論發揮作用,通過現實問題推動理論發展。

有時候在現場碰到的很多問題,在理論方面還是空白的,比如說我發現一個問題,顆粒在間隙中間運動在理論是很少人關注,像水在通過兩個固體界面間形成的狹小間隙時,運動狀態和運動規律是很復雜的,針對水這一點是有理論研究的,且理論很深很有意思,但細小顆粒通過間隙與氣體和水不一樣,研究還處于空白階段,沒有人關注,這是一個現實問題。研究顆粒的技術人員都知道,顆粒界有一個世界難題——巴西豆效應。巴西豆效應是指兩種或兩種以上顆粒直徑不同的顆?;旌显谝黄?,朝垂直方向震動,出現大顆粒在上,小顆粒在下的現象。這個現象的機理,在力學界和數學界都沒找到答案。關于這個現象很多解釋都不同,而且相互矛盾,現在浙江大學和國外也有高校團隊研究巴西豆效應。

顆粒有很多復雜的現象還沒研究透,我剛才說的間隙中顆粒的運動規律,更有意思,如果研究透了,可以用到很多領域,產生技術性突破。所以一定是先提出現場問題,理論應該滯后于現場問題,現場問題更鮮活更廣闊更有價值,所以高校老師應該盡早關注現場問題,關注企業,關注一線問題,對讓自己的研究更有價值。促進各大高校關注企業,這是我和廈門三燁老總的共識,也讓我深感責任重大。


劉平:您這個模式給不僅開創了一條新路,也對高校校老師分享了很好的建議。


劉平:您一直在研究機械,對中國機械學科現在和未來的發展趨勢什么看法?


江教授:對機械學科的看法這個題目很大,我想把問題變小一點,談談我的想法。對于機械類產品,或者以機械為主的產品,我可以談談未來的發展趨勢。我國家機械產品通過幾十年發展,和其他領域的行業一樣,隨著我國70年發展,機械學已有極大發展,這與機械界研究者、設計者、制造者、使用者或相關部門的不懈奮斗和努力有密切關系。但我國目前在機械類產品方面,仍有問題。

產品有三個層級,第一個層級就是能用,即產品功能能不能滿足使用者的要求,簡單稱為能用。

第二個層級是好用,用產品性能來體現。對這個層級,表面很難判斷判斷性能高低,所以大家現在只是在乎產品能不能用。例如電梯,電梯能上能下就是能用,但是電梯上下速度要么很慢,要么就很快,就反映機械性能層級。當然機械的性能層級還有包括噪音和平順性等。雖然大家已經開始關注性能了,但是從整體產品來講,比如粉體設備加工的粉體制造產品,大家的關注點還在功能層級。將粉體改性運用到某個領域或將材料破碎磨細這些過程,需要關注粉體的各項性能指標,實現各項性能指標都需要慢慢研究,這是比較欠缺的。

第三個層級,我把它叫時能,時能層級實際上是可靠性。未來機械設備競爭點是設備的可靠性。我國在機械產品懂可靠性的人很少,因為可靠性是模糊的,大家雖然知道要找可靠的設備,可靠是定性的模糊概念。從產品三個層級來講,可靠性屬于科學指標,功能有功能指標,性能有性能指標,可靠性也有時能指標,這些指標需要量化來衡量機械產品的可靠性。時能指標用于描述隨機問題,所以要提升時能指標難度再次加大,這也是研究不到位的地方。

而日本和德國在這方面優勢比較明顯。德國產品為什么好,實際上他對這三個問題他都有深入研究。雖然我們沒有統計,但單從資料上來看,三個層級的花費第一個層級假設要花1元,那么研究第二個層級解決問題,可能要花5元,而研究第三個層級,則可能要10塊錢,甚至50元,投入非常大。這是我國機械產品和美國德國日本機械類產品差距很難縮小的一個原因??煽啃匝芯渴且度氲?,性能層面研究振動問題,研究噪音問題,研究溫度場問題,都要做實驗??煽啃匝芯亢彤a品功能能不能實現級別完全不一樣,理論支撐不一樣,理論體系也不一樣,條件也復雜很多。

三個層級中,功能、性能、時能分別解決能用好用耐用問題。任何產品都如此,把機械產品放到電子類產品,計算機產品或者其他產品也一樣。對于能不能用,設備商現場展示都能用,但對于好不好用,就很難判斷了,有些不好用在現場被掩蓋了。大家看到都是能不能用,而溫度問題、振動問題、噪音問題和其他性能指標問題發現不出來。與時能有關的問題就更不好辦,設備商說可以用30年,但誰知道能不能用30年。這需要實踐來檢驗,很多指標不是你一下就能測出來,像粉塵濃度就很難測好也是后面兩個層級的問題。

沒有解決好問題而選擇掩蓋問題,是機械產品乃至整體行業機械類產品都存在通病。今后要呼吁除了解決能用的問題,一定還要解決好用和耐用的問題。粉塵的控制也是一個道理,總是出現時效性差和不穩定,是因為后面兩個指標研究投入不夠。我認為今后我國除了重視產品功能外,會把更多人更多經費投入好用問題來解決性能時能問題,時能的也就是耐用的問題,用術語講就是可靠性問題??煽啃允且粋€大體系,是未來的發展趨勢,至于機械學科的趨勢,也與這有一定關聯,當然學科發展其實還與設計、制造還有理論研究有關。我只是從產品角度,因為產品性能和可靠性背后涉及大量理論知識,而且機械理分支會涉及材料學科、信息技術、控制技術、網絡技術等,這些都有所關聯。


劉平:江教授給我們很清晰講解了粉塵如何治理,也講述了自己從學校到企業開創的新道路,同時也講解了機械產品未來的發展趨勢,讓我們對粉塵對機械產品有更深了解。非常感謝江教授,后面我們有粉塵和機械產品的問題都向江教授請教。也歡迎大家多關注廈門三燁在粉塵方面的開創性工作,感謝!


江教授:大家一起努力。


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