煤炭高效利用的“魔术师”

本文转自：山西日报

如何将煤炭高效低碳利用，以协调解决煤炭利用效率与生态环境问题，是国家能源安全的重大战略需求。一直以来，中国科学院山西煤化所研究员白进面向国家能源领域的重大需求开展煤化学和灰化学研究，为煤炭高效低碳利用提供核心技术和系统解决方案，助力煤化工可持续发展，研究成果用于国内外60多家企业，实现降低气化用煤的成本。

白进从小在太原生活，对冬季家家户户烧煤取暖非常熟悉。他说：“上小学时，妈妈总会给衬衣上安上假领子，只要一天领口就黑了，我从小就希望煤炭能变干净。”

2003年白进进入中国科学院山西煤化所学习，师从煤化学专家李文研究员，开展煤气化过程的基础研究，并逐步认识到煤气化是实现煤炭清洁高效利用的可行途径。2008年前后，国际最先进的气化技术壳牌气化炉进入中国，但由于对中国煤特性，特别是矿物质行为认识不足，导致气化炉无法正常运行，该公司向煤化所李文团队寻求帮助，白进承担了具体的研究工作，开启了煤的灰化学的研究。“煤中的碳氢通过气化炉转化为合成气作为原料，而矿物质需要在气化炉可控排除，实现气化炉的正常代谢。”白进说。通过研究，他建立了气化炉原料使用的准则，实现了气化炉的正常代谢，拓展了气化炉用煤的范围，为我国不同地区气化炉的正常运行提供了理论指导。

在“双碳”背景下，煤气化的灰化学正快速走向前沿。煤气化是煤炭低碳高效利用的龙头技术，而煤气化的灰化学是解决气化炉排渣、气化灰渣处理循环利用、污染物减排等工程问题的重要理论基础。白进建立了煤气化过程的灰化学研究体系，从热力学和动力学角度研究了灰化学性质的规律，在宏观-颗粒-分子尺度上揭示了灰化学现象的本质，将对灰化学现象的认识从宏观的热力学性质研究推进到分子水平的动力学层面，并丰富了煤科学和硅酸盐理论，最终为气流床气化炉选配煤、气化工艺优化提供理论基础和直接指导。

白进被中国化工学会授予第十届“侯德榜化工科学技术青年奖”。他提出的“基于煤灰化学组成的煤种分类方法及熔渣流动性的调控思路和方法”在不同类型的气化炉上得到应用。谢克昌院士对此评价：“具有较高的学术水平和重要使用价值，不仅丰富了煤的科学理论，而且对气化炉的设计、稳定运行和气化煤种调变具有重要和直接的指导意义，为教学、科研和工业界提供有益的参考。”今年4月，“十四五”国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项“污泥—低阶煤协同热解与秸秆水解耦合技术及装备”项目论证会在太原召开，该项目由中国科学院山西煤炭化学研究所负责，旨在解决我国低阶煤、污泥和秸秆等低品质含碳资源利用过程中利用效率低、处置难度大和高值利用难等问题。项目负责人白进介绍，针对我国低阶煤储量大、水分高、热值低且部分高硫，利用效率低；污泥水分高，硫、氮、重金属含量高，处置难度大；秸秆能量密度低，高值利用难等问题，项目团队提出将污泥-低阶煤-秸秆协同转化，提高产物品质和附加值，协同调控氮硫及固化重金属，实现节能减排降耗。

多年来，白进屡获殊荣，在他心里，科研工作者的身份始终摆在最前面。“我会继续把握好煤气化的灰化学研究方向，从多尺度探秘反应机理，解决更多基础问题，以支撑我国气化炉‘安稳长满优’运行和气化灰渣的综合利用，为我国能源产业高质量发展作出更大贡献。”白进说道。

隋萌