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)境問題,是國家能源安全的重大戰(zhàn)略需求。一直以來,中國科學(xué)院山西煤化所研究員白進面向國家能源領(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,研究成果用于國內(nèi)外60多家企業(yè),實現(xiàn)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(xué)時,媽媽總會給襯衣上安上假領(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年白進進入中國科學(xué)院山西煤化所學(xué)習(xí),師從煤化學(xué)專家李文研究員,開展煤氣化過程的基礎(chǔ)研究,并逐步認(rèn)識到煤氣化是實現(xiàn)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(shù)殼牌氣化爐進入中國,但由于對中國煤特性,特別是礦物質(zhì)行為認(rèn)識不足,導(dǎo)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(dān)了具體的研究工作,開啟了煤的灰化學(xué)的研究。“煤中的碳氫通過氣化爐轉(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,實現(xiàn)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(zhǔn)則,實現(xiàn)了氣化爐的正常代謝,拓展了氣化爐用煤的范圍,為我國不同地區(qū)氣化爐的正常運行提供了理論指導(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題的重要理論基礎(chǔ)。白進建立了煤氣化過程的灰化學(xué)研究體系,從熱力學(xué)和動力學(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),將對灰化學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)識從宏觀的熱力學(xué)性質(zhì)研究推進到分子水平的動力學(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)。
白進被中國化工學(xué)會授予第十屆“侯德榜化工科學(xué)技術(shù)青年獎”。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。謝克昌院士對此評價:“具有較高的學(xué)術(shù)水平和重要使用價值,不僅豐富了煤的科學(xué)理論,而且對氣化爐的設(shè)計、穩(wěn)定運行和氣化煤種調(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”國家重點研發(fā)計劃“循環(huán)經(jīng)濟關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項“污泥—低階煤協(xié)同熱解與秸稈水解耦合技術(shù)及裝備”項目論證會在太原召開,該項目由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所負(fù)責(zé),旨在解決我國低階煤、污泥和秸稈等低品質(zhì)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(fù)責(zé)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(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,實現(xiàn)節(jié)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(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)機理,解決更多基礎(chǔ)問題,以支撐我國氣化爐‘安穩(wěn)長滿優(yōu)’運行和氣化灰渣的綜合利用,為我國能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出更大貢獻。”白進說道。
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