如何將煤炭高效低碳利用,以協調解決煤炭利用效率與生態環境問題,是國家能源安全的重大戰略需求。一直以來,中國科學院山西煤化所研究員白進面向國家能源領域的重大需求開展煤化學和灰化學研究,為煤炭高效低碳利用提供核心技術和系統解決方案,助力煤化工可持續發展,研究成果用于國內外60多家企業,實現降低氣化用煤的成本。
白進從小在太原生活,對冬季家家戶戶燒煤取暖非常熟悉。他說:“上小學時,媽媽總會給襯衣上安上假領子,只要一天領口就黑了,我從小就希望煤炭能變干凈。”
2003年白進進入中國科學院山西煤化所學習,師從煤化學專家李文研究員,開展煤氣化過程的基礎研究,并逐步認識到煤氣化是實現煤炭清潔高效利用的可行途徑。2008年前后,國際最先進的氣化技術殼牌氣化爐進入中國,但由于對中國煤特性,特別是礦物質行為認識不足,導致氣化爐無法正常運行,該公司向煤化所李文團隊尋求幫助,白進承擔了具體的研究工作,開啟了煤的灰化學的研究。“煤中的碳氫通過氣化爐轉化為合成氣作為原料,而礦物質需要在氣化爐可控排除,實現氣化爐的正常代謝。”白進說。通過研究,他建立了氣化爐原料使用的準則,實現了氣化爐的正常代謝,拓展了氣化爐用煤的范圍,為我國不同地區氣化爐的正常運行提供了理論指導。
在“雙碳”背景下,煤氣化的灰化學正快速走向前沿。煤氣化是煤炭低碳高效利用的龍頭技術,而煤氣化的灰化學是解決氣化爐排渣、氣化灰渣處理循環利用、污染物減排等工程問題的重要理論基礎。白進建立了煤氣化過程的灰化學研究體系,從熱力學和動力學角度研究了灰化學性質的規律,在宏觀-顆粒-分子尺度上揭示了灰化學現象的本質,將對灰化學現象的認識從宏觀的熱力學性質研究推進到分子水平的動力學層面,并豐富了煤科學和硅酸鹽理論,最終為氣流床氣化爐選配煤、氣化工藝優化提供理論基礎和直接指導。
白進被中國化工學會授予第十屆“侯德榜化工科學技術青年獎”。他提出的“基于煤灰化學組成的煤種分類方法及熔渣流動性的調控思路和方法”在不同類型的氣化爐上得到應用。謝克昌院士對此評價:“具有較高的學術水平和重要使用價值,不僅豐富了煤的科學理論,而且對氣化爐的設計、穩定運行和氣化煤種調變具有重要和直接的指導意義,為教學、科研和工業界提供有益的參考。”今年4月,“十四五”國家重點研發計劃“循環經濟關鍵技術與裝備”重點專項“污泥—低階煤協同熱解與秸稈水解耦合技術及裝備”項目論證會在太原召開,該項目由中國科學院山西煤炭化學研究所負責,旨在解決我國低階煤、污泥和秸稈等低品質含碳資源利用過程中利用效率低、處置難度大和高值利用難等問題。項目負責人白進介紹,針對我國低階煤儲量大、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,高值利用難等問題,項目團隊提出將污泥-低階煤-秸稈協同轉化,提高產物品質和附加值,協同調控氮硫及固化重金屬,實現節能減排降耗。
多年來,白進屢獲殊榮,在他心里,科研工作者的身份始終擺在最前面。“我會繼續把握好煤氣化的灰化學研究方向,從多尺度探秘反應機理,解決更多基礎問題,以支撐我國氣化爐‘安穩長滿優’運行和氣化灰渣的綜合利用,為我國能源產業高質量發展作出更大貢獻。”白進說道。
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