“我們不是閉門搞研究，而是面向工程一線需求'解題'。 企業出了捲子，我們負責作答。 “西安建築科技大學副校長、綠色建築全國重點實驗室常務副主任王怡教授這樣定義團隊的工作。 多年來，王怡領銜的工業建築環境與節能創新團隊把實驗室「搬」進工廠，用一項項創新技術，改善工業建築環境品質、提升智慧化水準和推動節能降碳。
陝西省近年來將秦創原「科學家+工程師」隊伍建設專案作為實施創新驅動發展戰略的關鍵抓手，將高校科研前沿理論與企業工程實踐需求緊密結合，精準對接生產實際，協助梳理測試中的技術難點，打通產學研壁壘，有效推動製造與服務融合發展。 該項目採用「雙首席負責制」，由企業工程師提出需求、高校科學家解決技術瓶頸，重點突破高端裝備、新材料等九大領域技術難題。
一場始於「擺動流嘴」的接力
“校友說高爐出鐵場的'擺動流嘴'通風除塵效果一直不好，讓我有空去看看。” 王怡回憶。 20多年前的一個暑假，她帶著學生第一次走進了鋼鐵廠。
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鍵設備，“擺動流嘴”承擔著分配高溫鐵水的任務，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。 “廠房裡雖然有龐大的通風系統，通風管道甚至大到可以在裡面開汽車，但還是會有煙塵'跑'出來。” 王怡說。
這些含有可吸入粉塵的高溫煙氣，是威脅工人健康的「頭號殺手」。。 “工人如果長期在這樣的環境里，會面臨健康受損的風險。” 王怡說。
團隊接下了如何高效捕集高溫煙塵這個任務，從精準捕集的機制創新出發，提出了高爐出鐵場的通風捕集系統技術改造方案，有效提高高溫煙塵捕集效率。 經過反覆計算、類比和現場調試，最終讓這個區域的煙塵濃度降低了90%，能耗也同步下降。
“我們持續總結經驗，把這套技術寫進了行業標準。 現在，我們的高溫煙塵捕集技術，已經在高爐、轉爐、電爐、軋鋼等鋼鐵行業的主要工藝流程中得到全面推廣應用。 “王怡說。
產業不斷升級，團隊就沿著產業鏈「追」著問題跑，從鋼鐵行業“追”到了有色金屬冶鍊。 “有色金屬冶鍊不僅會產生高溫煙塵，還有二氧化硫等氣態污染物，爐型更開放，控制難度更大。” 團隊成員、西安建築科技大學教授黃豔秋舉例，在陝北一家鎂企業，團隊從污染源散發特性研究到捕集方案設計，提供了全鏈條服務，目標是既控塵又控氣。
從有色金屬冶鍊，他們又“追”到了高端製造。 “產業結構在轉型，一些金屬冶鍊企業從賣鋁錠到產鋁箔，精密加工越來越多，散發的油霧也多了。” 專注這一領域的團隊成員、西安建築科技大學教授楊洋介紹，這些油霧粒徑極小，多在1微米以下，對工人呼吸系統乃至心血管都有潛在危害。 國內過去缺乏自主研發的高效捕集技術，較依賴進口設備。 團隊和中色科技股份有限公司合作，花了幾年時間，把油霧產生、擴散的規律摸透了，設計出適配的捕集系統。 “現在一套設備可以使工作區污染物暴露濃度降低60%。” 中色科技股份有限公司環保所所長楊春暉說。
從鋼鐵、有色金屬，到材料製備、機械加工，再到建築工業化...... 團隊的「服務清單」越來越長。 覆蓋的工藝也從最初的煉鋼，延伸到高污染散發類製造業廠房。
一個來自「龍捲風」的靈感
如果說解決「擺動流嘴」問題是團隊服務的開端，那麼「人工龍捲風」技術的誕生，則是一場“從0到1”的跨越，也是團隊創新能力的集中體現。
“在大型廠房中，傳統的通風方式，無論是自然通風還是機械設備通風，都存在缺陷：自然通風無能耗、風量大，但由於環保要求排放受到限制; 機械通風系統可以對室內空氣污染進行凈化，但效率低、能耗高。 “王怡點出了工業建築環境控制的困境——現代生產促進了工業建築向大型化發展，但在長度數百米、高度十數米的巨型廠房裡，污染物像無頭蒼蠅一樣無序擴散，傳統方法常常”力不從心“。
轉機來自一次師生交流。 當時還在讀博士研究生的曹智翔，興奮地給導師王怡看了一段龍捲風的視頻：“老師，您看龍捲風能把地面附近的東西捲到那麼高的空中，能不能在廠房裡造一個'人工龍捲風'，把污染物從四面八方捲到一起，再吸走？ ”
“這個想法很大膽，很有想像力！” 王怡回憶，“當時我就告訴他，這件事值得做，去做吧。 ”
創新從來不只靠靈光一閃。 從實驗室到廠房，曹智翔經歷了漫長的試錯過程。 在實驗室里效果完美的設計，挪到高十幾米、面積數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、設備運轉、門窗漏風等，常常導致“人工龍捲風”難以成形。
團隊沒有退縮，針對工程中發現的各種問題，一次次跑現場、調參數、改方案。 最終，這項「人工龍捲風」環境控制技術成功落地。 在重慶一家新材料企業的容積達30萬立方米的廠房中，“人工龍捲風”技術應用後，水霧滯留時間從10分鐘驟降至1分鐘以內，車間視野提升超過80%，能耗也大幅下降。
這項師生共創的「人工龍捲風」環境控制技術，不僅獲批了多項國家自然科學基金專案，還被寫入國家行業標準。
一次「交叉創新」的探索
解決了「污染控制有沒有效果」的問題，團隊將目光投向了更高維度：「我們能把污染物濃度降得很低，但對於隨機性強的污染源散發，怎樣才能做到智慧感知、智能調控？ 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，能達到最佳平衡點？ “王怡提出了交叉學科難題。 這超出了傳統工程科學的範疇，需要醫學、資訊技術的介入。
團隊主動與疾病防治機構和專家「牽手」。 職業病防治專家懂病理、懂診斷，但他們需要工程手段來實現「一級預防」。。 而王怡團隊提供的，正是精準的工程防護技術。
雙方目前正在探索工程防護與職業健康協同機制，共同編寫職業衛生工程防護方面的著作，聯合培養工程博士，助力職業病防治標準優化。 “醫工結合”，讓技術服務從“達標”邁向了人文關懷。
與此同時，節能降碳這根弦，團隊始終繃得很緊。 基礎原材料行業利潤薄，一項環保技術如果讓企業用不起、用不久，就無法真正推廣。
在廣東湛江某鋼鐵公司，團隊為焦爐工序裝上了「智慧大腦」。。 通過視頻監控、感測器，結合工藝信號即時感知污染物產生量，動態調整通風系統風量，實現“按需通風”。 “作為中國五礦全國重點實驗室專項資金專案示範工程，單套焦爐每天就能節約560度電，一個專案一年可節電20萬度。 如果全廠推廣，減碳量相當可觀。 中冶建築研究總院有限公司王琿博士說。
陝西省科技廳相關負責人介紹，秦創原「科學家+工程師」隊伍建設專案優先支持企業聯合省外高水準高校、科研院所申報，優先支援“三項改革”科技成果轉化專案，優先支持解決“卡脖子”技術短板、研發國產替代產品、預期經濟效益高的專案。 申請成功的「科學家+工程師」隊伍均納入陝西省重點研發計劃項目類別管理，給予一定財政科技經費支持，實行科研經費“包乾制”管理。 “'科學家+工程師'隊伍建設專案將產學研用結合，助推研究成果落地，讓高校與企業實現雙贏。” 黃豔秋說。
