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史上首次！浙江民革黨員沈源揭秘亞運(yùn)會(huì)火炬背后的故事         2023年09月26日15:45

隨著亞運(yùn)史上首個(gè)數(shù)字點(diǎn)火儀式點(diǎn)燃杭州亞運(yùn)會(huì)主火炬塔，杭州第19屆亞運(yùn)會(huì)正式拉開(kāi)帷幕。熊熊燃燒的主火炬，不僅直觀呈現(xiàn)了藝術(shù)、數(shù)字與科技的魅力，也為杭州亞運(yùn)會(huì)濃郁的“綠色”底蘊(yùn)再添厚重的一筆。

為什么這么說(shuō)？因?yàn)檫@支主火炬的燃料和往屆亞運(yùn)會(huì)乃至其他大型運(yùn)動(dòng)會(huì)使用的都不一樣。

作為一種神圣的象征，點(diǎn)燃主火炬是大型運(yùn)動(dòng)會(huì)開(kāi)幕式不可或缺的儀式之一。延續(xù)至今，火炬的燃料也發(fā)生了巨大的變化，火藥、金屬鎂、天然樹(shù)脂、液化氣乃至橄欖油等都曾被用作火炬燃料，直到1972年慕尼黑奧運(yùn)會(huì)才首次引入液體燃料，1996年后的火炬大多采用丙烷或丙烷混合物等含碳燃料，東京奧運(yùn)會(huì)采用的是氫能燃料。

而這一次，杭州亞運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式創(chuàng)新使用了綠色零碳甲醇作為主火炬的燃料，不僅在亞運(yùn)歷史上是第一次，在全球大型體育賽事上也是首次。

零碳甲醇是一種什么燃料？為什么選中它作為杭州亞運(yùn)會(huì)的主火炬燃料？在成為主火炬燃料的背后，又有哪些鮮為人知的故事？

杭州亞運(yùn)會(huì)的主火炬燃料綠色零碳甲醇是由吉利控股集團(tuán)生產(chǎn)制備并提供技術(shù)解決方案，并由吉利遠(yuǎn)程甲醇動(dòng)力重卡提供運(yùn)輸保障的，民革黨員、吉利控股集團(tuán)協(xié)同創(chuàng)新中心總經(jīng)理、2022年度“浙江民革驕傲人物”獲得者沈源是該項(xiàng)目的核心團(tuán)隊(duì)成員，參與了項(xiàng)目的全過(guò)程。

在他看來(lái)，亞運(yùn)開(kāi)幕式首次使用廢碳再生的綠色甲醇，實(shí)現(xiàn)循環(huán)內(nèi)的零排放，既完美助力打造首屆碳中和亞運(yùn)會(huì)，也是對(duì)“綠色亞運(yùn)”的最好詮釋，并為中國(guó)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。

為什么選擇綠色零碳甲醇？

很多人聽(tīng)說(shuō)過(guò)甲醇，卻不知道甲醇是一種什么燃料。其實(shí)甲醇在常溫常壓下為液態(tài)，也被稱為液態(tài)的“氫”。甲醇作為燃料，已被人類利用了上百年，但作為一種液體環(huán)保燃料被應(yīng)用在大型賽事中，杭州亞運(yùn)會(huì)是全球首次。

沈源介紹，成為亞運(yùn)會(huì)這種大型賽事的主火炬燃料，首先有一個(gè)最基本的要求就是環(huán)保。而符合這個(gè)特征的燃料其實(shí)并不多，之前人們用的比較多的是天然氣和氫氣。但天然氣燃燒后也會(huì)排放二氧化碳，且使用天然氣要鋪設(shè)管道并通過(guò)管道來(lái)運(yùn)輸，成本比較高；氫氣雖然是零排放，但又面臨存儲(chǔ)、運(yùn)輸以及安全性等方面的一些挑戰(zhàn)，所以都不是最理想的選擇。

而甲醇，以前也不是最理想的燃料，因?yàn)橐郧暗募状贾饕�是由煤炭制備，它在燃燒時(shí)除了產(chǎn)生水，還產(chǎn)生二氧化碳。幸運(yùn)的是，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在人們已經(jīng)可以將二氧化碳與氫氣通過(guò)熱催化反應(yīng)合成綠色低碳甲醇。每制備一噸甲醇可以消納1.375噸二氧化碳，并且甲醇燃燒后排放的二氧化碳比汽油減少約26%，顆粒物減少約80%，它還可以從二氧化碳中再生，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。因此綠色甲醇具有清潔可再生的特點(diǎn)，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中理論上是零碳的。

作為亞運(yùn)主火炬的燃料，除了要環(huán)保，還要可靠，并保證它的火焰具有可視性，“去年我們接到任務(wù)后，做了大量的探討，包括中科院的院士、行業(yè)相關(guān)專家等，最終綜合考慮了環(huán)保性、安全性，可靠性、可視性等多種因素后，確定將二氧化碳制備的綠色零碳甲醇作為杭州亞運(yùn)會(huì)主火炬的燃料。”沈源說(shuō)。

他介紹，將綠色零碳甲醇作為亞運(yùn)主火炬燃料具有五大優(yōu)勢(shì)：環(huán)保，燃燒高效，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)內(nèi)零排放；安全，不易爆炸、儲(chǔ)運(yùn)安全便捷；可靠，持續(xù)燃燒，極端天氣不熄滅；可視，火焰亮麗穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生煙；經(jīng)濟(jì)，燃料和建設(shè)成本低。

還有一點(diǎn)也很重要，綠色甲醇的制備技術(shù)已經(jīng)日臻成熟。過(guò)去18年，吉利控股集團(tuán)在甲醇能源制備、輸配送體系、車輛應(yīng)用等方面進(jìn)行了持續(xù)探索，致力于打造全鏈路閉環(huán)的碳中和解決方案，甲醇相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)全球領(lǐng)先。今年2月，吉利安陽(yáng)甲醇工廠開(kāi)始批量化地進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，二氧化碳制備甲醇技術(shù)不斷成熟，為這次亞運(yùn)會(huì)主火炬采用甲醇燃料奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三大挑戰(zhàn)與無(wú)數(shù)個(gè)不眠之夜

雖然零碳甲醇作為主火炬燃料在理論上很理想，但實(shí)際應(yīng)用還是第一次，沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可借鑒。在具體執(zhí)行時(shí)，整個(gè)吉利技術(shù)團(tuán)隊(duì)花了大量的心血，經(jīng)歷了無(wú)數(shù)個(gè)不眠之夜，用沈源的話說(shuō)，“是大家通宵達(dá)旦地解決問(wèn)題換來(lái)的最終勝利。”

沈源回憶，直到2022年11月20日，吉利的團(tuán)隊(duì)才真正開(kāi)始啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目（用零碳甲醇作為亞運(yùn)會(huì)主火炬燃料），在此前的四五個(gè)月里，大家一直在跟杭州亞組委進(jìn)行可行性探討。

“去年11月20日，亞組委給了我們一個(gè)任務(wù)，讓我們用10天的時(shí)間搭一個(gè)主火炬燃控裝置原型，我們?nèi)缙诖詈昧耍��?dāng)時(shí)火焰直接燒到了5米高。”

而真正決定性的一天是在2022年12月1日，一個(gè)風(fēng)雪交加的晚上，杭州亞組委的領(lǐng)導(dǎo)第一次去試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)看了燃控裝置模型的點(diǎn)火。看后感覺(jué)從安全、可靠、環(huán)保、可視上等方面都滿足要求，接著在12月8日就組織全國(guó)知名的專家，以及亞組委相關(guān)的安防、交通、公安、環(huán)保等方面的人士一起舉行論證會(huì)。2022年12月8日，項(xiàng)目正式通過(guò)論證。

“今年2月份，我們按照杭州亞運(yùn)會(huì)火炬的造型在北京制作了一個(gè)燃燒頭，包括一個(gè)燃燒頭對(duì)應(yīng)的火焰的形狀，用于單體實(shí)驗(yàn)，然后又按照1:3的比例做了一個(gè)小比例的火炬燃控裝置。”沈源回憶，3月份在北京進(jìn)行了抗風(fēng)雨試驗(yàn)，到了4月底，又以1:1的比例跟主火炬造型完成了合體。7月份，所有設(shè)備都進(jìn)入亞運(yùn)主會(huì)場(chǎng)并完成安裝，然后接著進(jìn)行一輪又一輪的調(diào)試。

在這個(gè)過(guò)程中，吉利的技術(shù)團(tuán)隊(duì)面臨一次又一次挑戰(zhàn)，也攻克了一個(gè)又一個(gè)難題。

第一個(gè)挑戰(zhàn)，是焰色反應(yīng)的配比。甲醇燃燒后的火焰本身是淡藍(lán)色，不太容易被看到，為了達(dá)到美觀可視的效果，技術(shù)專家們經(jīng)過(guò)大量的試錯(cuò)才找到破解之道，“通過(guò)在甲醇中加入Na、Ca等金屬離子，大概加了100ppm（一種體積濃度表示法），讓零碳甲醇在燃燒時(shí)產(chǎn)生焰色反應(yīng)，形成我們最終看到的亮黃色的火焰。”沈源說(shuō)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是防風(fēng)防雨。亞運(yùn)主火炬是一種開(kāi)放式燃燒，在露天情況下，又是在目前杭州這個(gè)季節(jié)，很可能會(huì)遭遇臺(tái)風(fēng)或者大暴雨，如何確保火炬在全賽期持續(xù)燃燒、遭遇極端天氣不熄滅，也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，如果下雨，火焰是從外圍開(kāi)始熄滅的，而不是從中間，所以就在火炬燃控裝置的底部設(shè)置了一個(gè)攏火灶，通過(guò)它把火焰盡量往一起聚攏，不要太分散，通過(guò)這種方式，讓火炬能夠?qū)��?0-100mm的暴雨，確保火源不會(huì)被澆滅。

其次，主火炬在19米的高空，上面有橫風(fēng)，特別是在臺(tái)風(fēng)季的橫風(fēng)更大，工程師們?cè)谥骰鹁嫒伎匮b置底部配置了一個(gè)風(fēng)箱，如果橫風(fēng)來(lái)襲，就用風(fēng)箱向上鼓風(fēng)，相當(dāng)于用直風(fēng)來(lái)對(duì)抗橫風(fēng)，讓火焰盡量保持一個(gè)盡量向上的姿態(tài)，而不會(huì)被吹成一種扁平的狀態(tài)，經(jīng)測(cè)試，主火炬最大可抗11級(jí)風(fēng)。

第三個(gè)挑戰(zhàn)是必須確保一次成功，“所謂一次成功就是說(shuō)無(wú)論在什么情況下，都要保證在開(kāi)幕式現(xiàn)場(chǎng)的火炬能點(diǎn)燃。”沈源說(shuō)，這里面涉及到大量的機(jī)械的互鎖、機(jī)械的備份以及電子的備份，要互為備份，“所有的設(shè)備，包括所有的管路、閥門(mén)、開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火裝置、噴嘴等等，都至少是一備一用。”

還有點(diǎn)火時(shí)間的問(wèn)題。甲醇作為液體燃料，點(diǎn)燃之前要先進(jìn)行霧化，但項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在早期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在主火炬中霧化的甲醇會(huì)形成一個(gè)噴霧狀，如果點(diǎn)火時(shí)間過(guò)早，會(huì)面臨混合不夠均勻的情況，如果點(diǎn)火時(shí)間過(guò)晚，又會(huì)出現(xiàn)上面有大量白霧的現(xiàn)象。

最終，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，把點(diǎn)火時(shí)間控制在大約0.3秒，也就是在甲醇霧化之后，大約0.3秒就點(diǎn)火，那么就能實(shí)現(xiàn)完全霧化、均勻混合，同時(shí)又能夠很快點(diǎn)火的一種狀態(tài)。

使命光榮，必須確保萬(wàn)無(wú)一失

沈源介紹，雖然在試驗(yàn)論證階段攻克了各種難題，但等到主火炬燃控裝置真正進(jìn)到亞運(yùn)主體育場(chǎng)，在調(diào)試過(guò)程中，又出現(xiàn)了一些計(jì)劃外的情況，整個(gè)團(tuán)隊(duì)又是各種升級(jí)打怪。

“比如說(shuō)設(shè)備狀態(tài)跟我們?cè)谠囼?yàn)場(chǎng)進(jìn)行耐久試驗(yàn)的狀態(tài)有些不一樣，出現(xiàn)壓力上不去的現(xiàn)象，壓力上不去甲醇就沒(méi)法霧化，液體就會(huì)往下回彈，回彈的過(guò)程中如果點(diǎn)火了，火就會(huì)往下流，形成流淌火。”另外，還曾經(jīng)發(fā)生過(guò)誤操作的情況，因?yàn)榘蚜�矩打得太緊，導(dǎo)致管路裂開(kāi)，出現(xiàn)滴漏等。

還有一個(gè)讓大家始料未及的情況，主火炬塔1號(hào)柱的自然狀態(tài)是低頭的，但最終整個(gè)火炬打開(kāi)的時(shí)候，它又會(huì)豎起來(lái)，而大家之前做的實(shí)驗(yàn)不存在低頭、抬頭的情況，全部是在抬頭狀態(tài)的，“在低頭、抬頭的過(guò)程中如何保證管路既松弛又不過(guò)于松弛的狀態(tài)，非常考驗(yàn)我們。”

沈源說(shuō)，為此項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)安排了一位身材適合的工程師爬進(jìn)火炬燃控裝置管道，用攝像頭把關(guān)鍵部位的影像攝錄下來(lái)，回到辦公室后大家一幀一幀地仔細(xì)檢查，生怕錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)小瑕疵，導(dǎo)致不可控的情況發(fā)生。

“另外，我們之前所有的實(shí)驗(yàn)，都是先加壓后點(diǎn)火，但是進(jìn)場(chǎng)調(diào)試后，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)常不斷地加壓、點(diǎn)火，使得整個(gè)管路處于重復(fù)的加壓、保壓、釋放壓力的過(guò)程，大家擔(dān)心管路到底能支撐多久，為了解決這個(gè)疑慮，我們又專門(mén)在寧波搭了一個(gè)1:1的燃控裝置，連續(xù)兩天持續(xù)地加壓、泄壓，經(jīng)過(guò)幾百次的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)管路接口都還是非常好的，這樣我們才真的放心了。”

為了保證萬(wàn)無(wú)一失，進(jìn)入8月份，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基本上每天都會(huì)進(jìn)行點(diǎn)火測(cè)試，有的是測(cè)試電子系統(tǒng)，有的是測(cè)試機(jī)械系統(tǒng)，還有耐久試驗(yàn)，以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

據(jù)他介紹，就在開(kāi)幕式前一周，團(tuán)隊(duì)又對(duì)整個(gè)燃控裝置幾十米的管路以及所有的37個(gè)噴孔一寸一寸、一個(gè)一個(gè)進(jìn)行了360度檢查，再次確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)是否穩(wěn)定可靠。之后的幾天，又持續(xù)地練習(xí)、實(shí)驗(yàn)，“目的就是確保開(kāi)幕式那天的點(diǎn)火必須絕對(duì)成功。”

“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，為亞運(yùn)主火炬提供保障是個(gè)光榮的使命，大家都感到很自豪。”沈源說(shuō)，雖然最后火炬點(diǎn)燃看上去就是一剎那的工夫，但實(shí)際上整個(gè)團(tuán)隊(duì)花了大量的心血，“特別是越接近開(kāi)幕式，大家的壓力越大，點(diǎn)火是亞運(yùn)的高光時(shí)刻，也是我們最緊張的時(shí)刻，確保這個(gè)過(guò)程順利圓滿，對(duì)我們是非常大的一個(gè)挑戰(zhàn)。”

回顧整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程，沈源說(shuō)，要感謝吉利集團(tuán)給予項(xiàng)目組無(wú)條件的支持，感謝高翔院士團(tuán)隊(duì)以及合作伙伴大豐實(shí)業(yè)的全力配合，“因?yàn)橛辛舜蠹业闹С郑�我們才能順利地把這個(gè)光榮的任務(wù)圓滿完成。”

來(lái)源：橙柿互動(dòng)