煤炭高效利用的“魔術(shù)師”

如何將煤炭高效低碳利用，以協(xié)調(diào)解決煤炭利用效率與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，是國(guó)家能源安全的重大戰(zhàn)略需求。一直以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院山西煤化所研究員白進(jìn)面向國(guó)家能源領(lǐng)域的重大需求開展煤化學(xué)和灰化學(xué)研究，為煤炭高效低碳利用提供核心技術(shù)和系統(tǒng)解決方案，助力煤化工可持續(xù)發(fā)展，研究成果用于國(guó)內(nèi)外60多家企業(yè)，實(shí)現(xiàn)降低氣化用煤的成本。

白進(jìn)從小在太原生活，對(duì)冬季家家戶戶燒煤取暖非常熟悉。他說(shuō)：“上小學(xué)時(shí)，媽媽總會(huì)給襯衣上安上假領(lǐng)子，只要一天領(lǐng)口就黑了，我從小就希望煤炭能變干凈。”

2003年白進(jìn)進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院山西煤化所學(xué)習(xí)，師從煤化學(xué)專家李文研究員，開展煤氣化過(guò)程的基礎(chǔ)研究，并逐步認(rèn)識(shí)到煤氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的可行途徑。2008年前后，國(guó)際最先進(jìn)的氣化技術(shù)殼牌氣化爐進(jìn)入中國(guó)，但由于對(duì)中國(guó)煤特性，特別是礦物質(zhì)行為認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致氣化爐無(wú)法正常運(yùn)行，該公司向煤化所李文團(tuán)隊(duì)尋求幫助，白進(jìn)承擔(dān)了具體的研究工作，開啟了煤的灰化學(xué)的研究。“煤中的碳?xì)渫ㄟ^(guò)氣化爐轉(zhuǎn)化為合成氣作為原料，而礦物質(zhì)需要在氣化爐可控排除，實(shí)現(xiàn)氣化爐的正常代謝。”白進(jìn)說(shuō)。通過(guò)研究，他建立了氣化爐原料使用的準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了氣化爐的正常代謝，拓展了氣化爐用煤的范圍，為我國(guó)不同地區(qū)氣化爐的正常運(yùn)行提供了理論指導(dǎo)。

在“雙碳”背景下，煤氣化的灰化學(xué)正快速走向前沿。煤氣化是煤炭低碳高效利用的龍頭技術(shù)，而煤氣化的灰化學(xué)是解決氣化爐排渣、氣化灰渣處理循環(huán)利用、污染物減排等工程問(wèn)題的重要理論基礎(chǔ)。白進(jìn)建立了煤氣化過(guò)程的灰化學(xué)研究體系，從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度研究了灰化學(xué)性質(zhì)的規(guī)律，在宏觀-顆粒-分子尺度上揭示了灰化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，將對(duì)灰化學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)從宏觀的熱力學(xué)性質(zhì)研究推進(jìn)到分子水平的動(dòng)力學(xué)層面，并豐富了煤科學(xué)和硅酸鹽理論，最終為氣流床氣化爐選配煤、氣化工藝優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)和直接指導(dǎo)。

白進(jìn)被中國(guó)化工學(xué)會(huì)授予第十屆“侯德榜化工科學(xué)技術(shù)青年獎(jiǎng)”。他提出的“基于煤灰化學(xué)組成的煤種分類方法及熔渣流動(dòng)性的調(diào)控思路和方法”在不同類型的氣化爐上得到應(yīng)用。謝克昌院士對(duì)此評(píng)價(jià)：“具有較高的學(xué)術(shù)水平和重要使用價(jià)值，不僅豐富了煤的科學(xué)理論，而且對(duì)氣化爐的設(shè)計(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行和氣化煤種調(diào)變具有重要和直接的指導(dǎo)意義，為教學(xué)、科研和工業(yè)界提供有益的參考。”今年4月，“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“循環(huán)經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)“污泥—低階煤協(xié)同熱解與秸稈水解耦合技術(shù)及裝備”項(xiàng)目論證會(huì)在太原召開，該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所負(fù)責(zé)，旨在解決我國(guó)低階煤、污泥和秸稈等低品質(zhì)含碳資源利用過(guò)程中利用效率低、處置難度大和高值利用難等問(wèn)題。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人白進(jìn)介紹，針對(duì)我國(guó)低階煤儲(chǔ)量大、水分高、熱值低且部分高硫，利用效率低;污泥水分高，硫、氮、重金屬含量高，處置難度大;秸稈能量密度低，高值利用難等問(wèn)題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出將污泥-低階煤-秸稈協(xié)同轉(zhuǎn)化，提高產(chǎn)物品質(zhì)和附加值，協(xié)同調(diào)控氮硫及固化重金屬，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降耗。

多年來(lái)，白進(jìn)屢獲殊榮，在他心里，科研工作者的身份始終擺在最前面。“我會(huì)繼續(xù)把握好煤氣化的灰化學(xué)研究方向，從多尺度探秘反應(yīng)機(jī)理，解決更多基礎(chǔ)問(wèn)題，以支撐我國(guó)氣化爐‘安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)’運(yùn)行和氣化灰渣的綜合利用，為我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。”白進(jìn)說(shuō)道。