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扎根廣袤西部大地 服務能源化工安全

2022-02-22 12:38王芳衛婷婷
科學中國人·下旬刊 2022年12期
關鍵詞:火災防控

王芳 衛婷婷

安全是人類社會生存發展永恒的主題。黨的十八大以來,習近平總書記反復強調,要堅持統籌發展和安全,發展決不能以犧牲安全為代價、決不能以犧牲人的生命為代價,這必須作為一條不可逾越的紅線。在剛剛閉幕的中國共產黨第二十次全國代表大會上,習近平總書記指出:“提高公共安全治理水平,堅持安全第一、預防為主,完善公共安全體系?!倍岣叻罏臏p災救災和急難險重突發公共事件處置保障能力,加強國家區域安全應急力量建設,則是推進國家安全體系和能力現代化不可或缺的一環。以國家戰略需求為導向,以科技創新服務公共安全、守護生產安全,以及防災減災救災,更是安全學科人一直以來堅定不移的使命。

為了踐行這份使命,一支懷揣西安科技大學“胡楊精神”、安全學科“徐精彩精神”的創新隊伍,長期默默奮斗在祖國西部。從煤礦安全到化工安全,從城市安全到儲能安全,他們的研究涉及工業火災與爆炸、煤炭開采與地下熱轉化過程、化學儲能熱動力災害、化工安全與應急、城市安全與應急管理,20余年來貢獻卓越,在能源化工防火防爆領域形成了較大的行業影響力,推動了西部地區乃至全國防火防爆安全與應急救援產業的發展。

2019年,這支名為“工業火災與爆炸防控”的團隊在國家高層次人才、西安科技大學安全科學與工程學院執行院長羅振敏教授的帶領下,正式獲批陜西省重點領域科技創新團隊。如今,在西部礦業高等教育百年傳統之上,在一代代學科奠基人積淀的安全學科底蘊之上,工業火災與爆炸防控創新團隊傳承、堅守、創新發展,大道在前,步履鏗鏘。

科研精神代代傳,勵志圖強為“煤”安

西安科技大學安全科學與工程學院(以下簡稱“安全學院”)的前身是1938年成立的西北工學院礦冶系的礦井通風與安全教研組,80多年來歷經國立西北工學院礦冶系、西安交通大學采礦系、西安礦業學院、西安科技學院、西安科技大學,是西安科技大學辦學歷史最悠久、實力最雄厚的教學單位之一。

老一輩科學家侯運廣教授是西安科技大學安全科學與工程學科的奠基人,于抗日戰爭末期在西北工學院創立了礦井通風與安全學科。徐精彩教授則是侯運廣教授生前指導的最后一名青年教師,深刻延續了侯運廣教授嚴謹治學的態度、立足地方所需的初衷。在侯運廣“西北礦山煤層火災嚴重,西安礦業學院應該在礦山防滅火方向有所突破”的方向指引下,徐精彩聚焦礦山防滅火研究,帶領相關學科在全國學術界占據了重要的一席之地。

1994年秋天,十幾歲的羅振敏作為地質礦產勘查專業本科新生進入西安科技大學(當時名為西安礦業學院),不久后入選西安科技大學第一屆化工工藝專業,成為首屆班級的29人之一。之后她繼續攻讀礦物加工工程專業,研究阻燃材料。恰好,當時能源學院的煤礦安全專家徐精彩帶領團隊也在研究防滅火材料。于是,2001年碩士畢業后,在化工學院創始人葛嶺梅教授的引薦下,羅振敏留校擔任助教并加入徐精彩麾下,一年后為了提升自己、走穩走好科研之路,她又跟著兩位教授攻讀礦業工程博士學位,一段新時期的薪火相傳的序章也就此開啟。

煤礦安全是一門非常注重實踐性的學科,需要經常下礦井,時不時就要親往一線,參與處理工業火災爆炸事故。徐精彩就是這樣,一邊開展煤礦安全研究,攻克技術難題;一邊不辭辛苦,常年輾轉各大煤礦指揮救災,被譽為“滅火教授”。第一次見到羅振敏,他打量著眼前個頭小小的女孩,直截了當問了句:“能吃苦嗎?”羅振敏略遲疑,隨即爽朗笑道:“徐教授,我是山東女孩,當然能吃苦?!毙炀事勓詽M意地點點頭。

山東女孩的韌勁并非虛傳。進入徐精彩團隊后,羅振敏一邊做膠體防滅火材料研究,一邊在徐精彩的引導下,逐步投入瓦斯爆炸防控方向。瓦斯爆炸是煤礦災害中損失最嚴重的災害之一。當煤礦井下發生火災后,救援隊經常會采用封閉火區的手段進行滅火。在封閉過程中,風量逐漸減小,火災產生的氣體和涌出的瓦斯會形成火區復雜組分瓦斯,瓦斯容易積聚進而引發爆炸事故,防控難度非常大。其所系生命成千上萬,深深威脅礦工生命財產安全,相關研究意義深遠,是徐精彩團隊一直想要突破的方向,但無疑是塊難啃的硬骨頭。

這其中的關鍵問題就在于礦井火區復雜組分瓦斯爆炸致災機理尚未揭示清楚,爆炸載荷下密閉墻的破壞機制尚不明確,封閉火區防爆抑爆隔爆措施缺乏協同性。而等到真正投入研究,擺在羅振敏面前的首要困難,則是缺乏研究資料和實驗裝置,一切都要從零開始。2005年,徐精彩教授因公殉職,羅振敏痛失恩師。對于剛剛起步的瓦斯爆炸防控研究來說,更是雪上加霜。然而,為了繼承導師的遺志,攻克瓦斯爆炸防控的難題,羅振敏必須向前。

“其間我們發揚‘勵志圖存、自強不息的胡楊精神,秉持著‘愛崗敬業、追求真知、艱苦奮斗、無私奉獻的徐精彩精神,不叫苦不叫累,堅持自主研制,在鄧軍教授、文虎教授的幫助和支持下,隊伍不斷壯大,竟一做就是20多年。到今天,瓦斯爆炸防控實驗裝置已經升級更新了三四代,相關技術也得到廣泛應用?!睉浖巴?,羅振敏感慨道,“我們能評上創新團隊,靠的正是這樣的精神和成績?!?/p>

2019年,羅振敏帶領“工業火災與爆炸防控”團隊獲批陜西省重點領域科技創新團隊,緊接著在第二年又集成2005—2018年的礦井火區復雜組分瓦斯爆炸防控理論與技術研究成果,獲評中國煤炭工業協會科學技術獎一等獎。對羅振敏來說,接連而來的榮譽不僅是給團隊的多年努力一個交代,也是對恩師英靈的一個最佳告慰。

凝心聚力圖發展,傳幫帶引育英才

如果追溯起來,工業火災與爆炸防控創新團隊(以下簡稱“團隊”)的歷史可以提前到20世紀90年代末。其間,圍繞國家安全生產的戰略需求,聚焦行業領域的突出安全問題和關鍵科學技術問題,團隊著力開展瓦斯與煤塵爆炸防控研究,凝練方向;成長于2002年,以安全技術及工程國家重點學科建設為契機,開展工礦生產過程氣體與粉塵燃爆防控研究,凝聚人才,積累成果;2015年至今為穩定發展期,開展工業火災與爆炸防控研究,加強“產學研用”相融合。在歷經20余年發展后,團隊已從煤礦安全拓展至能源化工安全領域,自然形成了較為穩定的、年齡學緣結構合理的多學科交叉創新團隊。

團隊背景雄厚,依托于安全科學與工程國家重點學科(全國A類學科)、安全科學與工程一級學科碩博士點和博士后科研流動站、國家礦山應急救援(西安)研究中心、西部礦井開采及災害防治教育部重點實驗室、陜西省工業過程安全與應急救援工程技術研究中心、陜西省熱動力災害防治國際聯合研究中心、安全監管監察學院(西安)等諸多實力強勁、底蘊深厚的學科和平臺。團隊現有21人,其中核心成員為8人。多人獲得陜西省青年高層次人才、陜西省青年科技標兵、陜西省青年科技新星、全國煤炭工業生產一線優秀青年科技工作者等榮譽稱號?;趦炐愕膸熧Y和科研條件,團隊每年培養碩博士生40余名。

團隊地域優勢明顯。西部煤炭產量占全國85%以上,擁有7個國家重點建設的億噸級大型煤炭基地。當前國家又布局了4個現代煤化工產業示范區且都在西部,其中陜西省擁有全國最早的國家級能源化工基地,能源化工是其第一支柱產業。團隊緊密圍繞能源化工優勢產業發展中的重大安全問題,形成了工業火災與爆炸基礎理論、工業火災爆炸控制方法與技術、工業燃爆風險智能感知與監測預警、火災爆炸災害效應評估與風險管控、工業火災爆炸事故重構與應急決策5個穩定且特色鮮明的研究方向,已經成為有重大影響的工業防火防爆領域學術團隊。.

多年來,團隊通過“傳、幫、帶、引”的作用積極引導促進青年教師和研究生快速成長,取得了突出成效。團隊骨干王秋紅先后入選陜西省高校青年杰出人才支持計劃和陜西省“特支計劃”青年拔尖人才,程方明在城市公共安全風險防范化解與應急管理領域為陜西省雙重預防機制建設和應急管理工作作出了重要貢獻,王偉峰在重大風險監測預警和安全物聯網等方向指導學生獲“挑戰杯”和“互聯網+”等國家級賽事二等獎和省級賽事金獎多項,劉長春在二氧化碳驅動滅火領域取得了一批標志性成果,趙婧昱先后入選陜西省高??茀f托舉人才計劃和中國科協“青年人才托舉工程”。羅振敏指導的首位博士研究生王濤,2019年畢業后留校工作,2021年特評副教授,先后獲陜西省、中國煤炭學會和中國職業安全健康協會等省部級優秀博士學位論文獎。

團隊在長期發展中形成了師生協作、共同發展、開放交流的理念,并強調“教學和科研要相互融合,相輔相成,兩手抓,兩手都要硬”。這一點,在團隊負責人羅振敏的身上表現得尤為突出。雖然早早就開始兼顧行政工作,但羅振敏一直以身作則,堅持面向本科生教授了十余年的“防爆學課程”,此課程獲批陜西省一流課程,并被推薦上報國家一流課程。團隊的骨干成員也都是一邊開展科研工作,一邊把最前沿的科學思想和成果融合在專業課程的講堂上,持續分享給學生。過程中,不僅傳遞知識,還注重傳遞安全學科長期積淀的特色精神和優良學風,培養學生科研人應當保持的品格和素養。

立德樹人,育人為本。秉持著“祖國利益高于一切”的校訓、“開放交流”的理念、“送出去、引進來”的原則,團隊還通過就業指導和研究生推免政策等,將一批又一批學生推薦到祖國更需要的地方和更優勢的平臺上。羅振敏指導本科生馬挺開展氣溶膠抑制礦井瓦斯爆炸的實驗研究及數值模擬,獲校級優秀畢業論文。馬挺之后被推薦到西安交通大學繼續深造并留校,于2020年獲批國家優秀青年科學基金。羅振敏指導的2015屆碩士生任軍瑩就職于西藏日喀則市應急管理局,先后被評為優秀公務員、優秀黨員、先進黨務工作者。如今,像馬挺和任軍瑩這樣從西安科技大學安全學院走出的學子大多數都成為搶手的優秀人才,在地方和企業間獲得了“留得住、用得上、干得好”的積極評價。

守正創新謀應用,保障安全助生產

守正創新,開拓前進,國之所需,心之所向,是團隊奮斗歷程的注腳。近年來,團隊承擔國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金項目、陜西省重點研發計劃等省部級以上縱向項目40余項,政府和企業委托橫向項目50余項。研究成果獲省部級科技進步獎一等獎十余項,授權發明專利40余項、軟件著作權20余項,發表高水平學術論文300余篇,出版著作及教材十余部。

在扎實的科研工作下,團隊取得了如下主要創新性研究成果——

提出了瓦斯爆炸致災關鍵自由基,發展了爆炸防控理論與方法;揭示了礦井火區多組分可燃氣體爆炸致災機理;發明了系列氣體爆炸、傳播及抑爆特性測試實驗裝置,實現了爆炸過程宏觀與微觀的同步測試;研發了礦井火區快速密閉及防爆隔爆新技術及裝備。

構建了水霧遮蔽噴射火熱輻射的工程快速計算方法,將細水霧應用于射流火焰輻射強度和形態控制。研究了凝膠細水霧抑制熄滅油氣火焰的機理,掌握了細水霧凝膠材料的制備工藝,研發出現混式凝膠細水霧噴射裝備。

研究了火災早期標志性特征參量的生成規律,提出了復雜背景干擾下火災風險隱患智能識別方法,研發了工業火災風險智能感知和態勢預測預警系統裝備,解決了工業火災風險隱患超前識別與主動防控的多個關鍵技術難題。

研究了工業火災風險評估方法,建立了科學適用的火災風險評估模型,為工業園區區域火災風險特征分析與評估提供了指導,開發了火災風險智慧管控消防云平臺。編制了高危行業企業雙重預防機制建設與運行實施指南,提出基于定量風險計算分析重大風險點確定方法,明確了針對性管控措施。

研究制定了?;坊馂募氨ㄎ镒C鑒定方法及相關標準,為工業火災事故調查提供了重要科學依據。提出了工業火災、爆炸等重大災害事故二維遠場和三維近場相結合的仿真預測方法,形成了多事故類型災害演化全過程數值模擬技術。

保障安全生產,防災減災救災,助力西部地區安全應急力量的建設,是團隊義不容辭的責任與擔當。如今,團隊經過20余年的科學研究、技術開發、成果轉化與推廣應用,在能源化工防火防爆領域形成了較大的行業影響力,推動了西部地區乃至全國防火防爆安全與應急救援產業的發展。其中,團隊研發的礦井火區復雜組分瓦斯爆炸防控理論與技術在陜西、山西、山東等多個煤礦應用推廣,保障了煤礦安全生產,社會經濟效益顯著。團隊制定的企業雙重預防機制實施指南和工業易燃易爆介質泄漏、火災、爆炸風險定量評估方法,應用于化工園區等高危行業領域,建立了50余家企業安全風險數據庫,提升了企業風險管控水平?;馂娘L險智慧管控消防云平臺全面應用于陜西省市縣三級消防指揮系統,有效減少了火災損失,火災事故數量下降了41%,死亡人數下降了35%。團隊積極承擔社會公共安全服務,發揮安全智庫的作用,編制了“企業安全風險分級管控和隱患排查治理工作規范”等多個標準規范,為政府和企業開展了防火防爆培訓百余次。

砥礪前行克難關,用心譜寫新答卷

2019—2021年,是團隊收獲果實、摘取榮譽的重要階段,也是面臨新轉折,迎接新挑戰,滾石上山的關鍵時期。在新冠肺炎疫情的陰霾下,團隊發展遭遇了瓶頸。受疫情影響,工業火災與爆炸防控的研究一直間斷性地在現場開展。在“國內油氣自主供給能源安全”和“雙碳”戰略下,富油煤具有煤-油-氣復合屬性,是潛力巨大的油氣戰略資源,富油煤地下熱轉化將是未來能源安全供給的重大變革性技術,代表著我國煤炭資源綠色低碳發展的未來方向。富油煤地下熱轉化具有化學采煤屬性,西部地區總資源量達5000億噸。而傳統煤炭開采過程的熱動力災害防控理論與技術已不足以應對富油煤地下熱轉化過程安全風險,富油煤地下熱轉化過程安全預控成為限制煤地下熱轉化技術發展的技術瓶頸。團隊負責人羅振敏學化工出身,在王雙明院士的指引下,她帶領團隊圍繞上述技術瓶頸后的關鍵問題著手開展研究,以期推動富油煤地下熱轉化技術的工程實踐與推廣應用,助力實現我國富油煤地下安全熱轉化及國家“雙碳”目標。同時,在“雙碳”戰略的引導下,她帶領團隊從煤礦安全研究繼續往化工安全、城市安全方向拓深發展。

基于其優異的表現,羅振敏入選2021年度國家高層次人才計劃,帶領團隊站在了新起點。在此過程中,面對新領域、新項目,團隊骨干成員積極討論方向,細化思路,本著不怕失敗、勇于嘗試的精神,在團結共進中實現了自我突破。未來,工業火災與爆炸防控創新團隊將繼續立足陜西、面向西部、輻射全國,通過科學研究、技術開發、成果轉化與推廣應用,進一步提升陜西省在能源化工、城市安全領域防火防爆的創新能力和競爭力,并服務國家重大需求和西部大開發戰略,助力國家安全、社會穩定,用心譜寫好安全學科的優秀答卷。承師志,守專業,創未來,對羅振敏和她帶領的工業火災與爆炸防控創新團隊來說,依然任重而道遠。

(責編:王芳)

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