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)調解決煤炭利用效率與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，是國家能源安全的重大戰略需求。一直以來(lái)，中國科學(xué)院山西煤化所研究員白進(jìn)面向國家能源領(lǐng)域的重大需求開(kāi)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)和系統解決方案，助力煤化工可持續發(fā)展，研究成果用于國內外60多家企業(yè)，實(shí)現降低氣化用煤的成本。

白進(jìn)從小在太原生活，對冬季家家戶(hù)戶(hù)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)入中國科學(xué)院山西煤化所學(xué)習，師從煤化學(xué)專(zhuān)家李文研究員，開(kāi)展煤氣化過(guò)程的基礎研究，并逐步認識到煤氣化是實(shí)現煤炭清潔高效利用的可行途徑。2008年前后，國際最先進(jìn)的氣化技術(shù)殼牌氣化爐進(jìn)入中國，但由于對中國煤特性，特別是礦物質(zhì)行為認識不足，導致氣化爐無(wú)法正常運行，該公司向煤化所李文團隊尋求幫助，白進(jìn)承擔了具體的研究工作，開(kāi)啟了煤的灰化學(xué)的研究。“煤中的碳氫通過(guò)氣化爐轉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則，實(shí)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(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。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)的規律，在宏觀(guān)-顆粒-分子尺度上揭示了灰化學(xué)現象的本質(zhì)，將對灰化學(xué)現象的認識從宏觀(guān)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)化提供理論基礎和直接指導。

白進(jìn)被中國化工學(xué)會(huì )授予第十屆“侯德榜化工科學(xué)技術(shù)青年獎”。他提出的“基于煤灰化學(xué)組成的煤種分類(lèi)方法及熔渣流動(dòng)性的調控思路和方法”在不同類(lèi)型的氣化爐上得到應用。謝克昌院士對此評價(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(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(diǎn)研發(fā)計劃“循環(huán)經(jīng)濟關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專(zhuān)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(huì )在太原召開(kāi)，該項目由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所負責，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(guò)程中利用效率低、處置難度大和高值利用難等問(wèn)題。項目負責人白進(jìn)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(wèn)題，項目團隊提出將污泥-低階煤-秸稈協(xié)同轉化，提高產(chǎn)物品質(zhì)和附加值，協(xié)同調控氮硫及固化重金屬，實(shí)現節能減排降耗。

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 )繼續把握好煤氣化的灰化學(xué)研究方向，從多尺度探秘反應機理，解決更多基礎問(wèn)題，以支撐我國氣化爐‘安穩長(cháng)滿(mǎn)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(jìn)說(shuō)道。