研發(fā)煉焦技術(shù)　助力煤業(yè)轉(zhuǎn)型

10月11日，《科學(xué)導(dǎo)報(bào)》記者走進(jìn)太原理工大學(xué)煤分質(zhì)利用及污染物控制研究中心，得以一窺那些平日里難得一見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室風(fēng)光。

走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，映入眼簾的是一排排井然有序的精密儀器，它們靜靜地佇立在那里，仿佛是守護(hù)科學(xué)殿堂的忠誠(chéng)衛(wèi)士，每一臺(tái)儀器都凝聚著研究團(tuán)隊(duì)無(wú)數(shù)的心血與智慧。實(shí)驗(yàn)室里，研究人員正全神貫注地工作著，他們的身影在儀器的映襯下顯得格外堅(jiān)定。

“配煤是一項(xiàng)將不同種類(lèi)、不同質(zhì)量特性的煤按照特定比例進(jìn)行混合的技術(shù)?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王美君介紹道，“通過(guò)配煤，可以?xún)?yōu)化煤炭的轉(zhuǎn)化特性，生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的焦炭?！?/p>

山西作為焦炭生產(chǎn)大省，其產(chǎn)量占全國(guó)的五分之一，然而優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源卻十分有限，高硫煤占比高達(dá)三分之一。因此，配煤作為煉焦的核心工序，其重要性不言而喻。它直接決定著焦炭的品質(zhì)、價(jià)格和成本，是煤焦產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

過(guò)去多采用的傳統(tǒng)方法——人工配煤，這一流程往往存在原料煤取值保守、難以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量等局限性。此外，煉焦配煤與煤炭洗選之間也存在脫節(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致煉焦煤洗選加工廠無(wú)法根據(jù)下游焦化廠的需求進(jìn)行定制化洗選。同時(shí)，不同煤層煤種的可選性、硫分等特性差異較大，混合入洗方法難以達(dá)到理想分選效果。這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了煤焦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。如今，配煤智能化徹底解決了這些問(wèn)題。

“研發(fā)初期，在設(shè)計(jì)焦炭反應(yīng)性預(yù)測(cè)模型時(shí)，初始輸入了煤的變質(zhì)程度、煤巖組成、粘結(jié)性及堿性物質(zhì)含量等參數(shù)。然而，幾輪模擬下來(lái)，結(jié)果始終與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大，預(yù)期趨勢(shì)與現(xiàn)實(shí)背道而馳。面對(duì)失準(zhǔn)的曲線(xiàn)，團(tuán)隊(duì)的士氣下滑，大家開(kāi)始懷疑是否思路從一開(kāi)始就走偏了……”團(tuán)隊(duì)成員孔嬌副教授說(shuō)，“面對(duì)這種狀況，王美君及時(shí)召集大家開(kāi)會(huì)溝通，他鼓勵(lì)大家‘結(jié)果的變化并非壞事，它往往揭示出未察覺(jué)的規(guī)律?？蒲械年P(guān)鍵不是避免錯(cuò)誤，而是從問(wèn)題中找到方向?！又嵝汛蠹摇畡e局限于傳統(tǒng)煤質(zhì)指標(biāo)，試著從焦炭結(jié)構(gòu)入手。焦炭的反應(yīng)性不僅是煤質(zhì)特性的反映，更與分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演變密切相關(guān)。作為多孔材料，它的溶損受化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散傳質(zhì)共同控制……’”

這番話(huà)讓大家豁然開(kāi)朗。隨即王美君團(tuán)隊(duì)重構(gòu)模型。雖然初期結(jié)果仍有波動(dòng)，但隨著算法的不斷優(yōu)化和模型權(quán)重，模型的準(zhǔn)確性逐步提升，為煤種優(yōu)化和煉焦工藝改進(jìn)提供了新的思路。

孔嬌越說(shuō)越興奮：“該體系通過(guò)引入其他煤種降低了優(yōu)質(zhì)煉焦煤的用量，保護(hù)了戰(zhàn)略稀缺資源，還率先提出了以性?xún)r(jià)比為核心的煉焦煤選配聯(lián)動(dòng)的一體化工藝路線(xiàn)，這一創(chuàng)新性的工藝路線(xiàn)將備煤工序前置到選煤企業(yè)，強(qiáng)化了焦化企業(yè)與選煤企業(yè)的深度融合。通過(guò)完成煉焦煤的定制化洗選加工，將煉焦備煤工序向煤炭洗選加工段前置，從而成功開(kāi)發(fā)出了適用于不同爐型工藝的標(biāo)準(zhǔn)煤或入爐煤產(chǎn)品。這一成果無(wú)疑為煤焦產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有力的技術(shù)支撐?！?/p>

據(jù)了解，“數(shù)字化”和“精準(zhǔn)研判”是研究中心制勝的法寶。2020年中心團(tuán)隊(duì)與山西今日智庫(kù)能源有限公司攜手合作，共同建立了“新型煤焦化產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心”。雙方致力于構(gòu)建煤焦技術(shù)研究、煤焦大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等差異化、協(xié)同化平臺(tái)，重點(diǎn)開(kāi)展煤質(zhì)特性分析、煉焦配煤成焦過(guò)程研究以及煤質(zhì)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等工作。同時(shí)通過(guò)300kg試驗(yàn)焦?fàn)t和煤炭選配一體化工藝中試基地進(jìn)行新型煤焦技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用探索與實(shí)踐。這些舉措為團(tuán)隊(duì)在煤分質(zhì)利用及污染物控制領(lǐng)域取得卓越成就奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)、成果、汗水、努力……未來(lái)，研究中心將繼續(xù)發(fā)揮科研優(yōu)勢(shì)，深化產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)煤焦化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和綠色化發(fā)展；將以更加開(kāi)放的姿態(tài)，攜手更多合作伙伴，共同探索煤炭清潔高效利用的新路徑，為實(shí)現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)更多智慧和力量。