研发炼焦技术 助力煤业转型

10月11日，《科学导报》记者走进太原理工大学煤分质利用及污染物控制研究中心，得以一窥那些平日里难得一见的实验室风光。

走进实验室，映入眼帘的是一排排井然有序的精密仪器，它们静静地伫立在那里，仿佛是守护科学殿堂的忠诚卫士，每一台仪器都凝聚着研究团队无数的心血与智慧。实验室里，研究人员正全神贯注地工作着，他们的身影在仪器的映衬下显得格外坚定。

“配煤是一项将不同种类、不同质量特性的煤按照特定比例进行混合的技术。”团队负责人王美君介绍道，“通过配煤，可以优化煤炭的转化特性，生产出符合质量要求的焦炭。”

山西作为焦炭生产大省，其产量占全国的五分之一，然而优质炼焦煤资源却十分有限，高硫煤占比高达三分之一。因此，配煤作为炼焦的核心工序，其重要性不言而喻。它直接决定着焦炭的品质、价格和成本，是煤焦产业持续发展的关键所在。

过去多采用的传统方法——人工配煤，这一流程往往存在原料煤取值保守、难以精准预测焦炭质量等局限性。此外，炼焦配煤与煤炭洗选之间也存在脱节现象，导致炼焦煤洗选加工厂无法根据下游焦化厂的需求进行定制化洗选。同时，不同煤层煤种的可选性、硫分等特性差异较大，混合入洗方法难以达到理想分选效果。这些问题严重制约了煤焦产业的发展与进步。如今，配煤智能化彻底解决了这些问题。

“研发初期，在设计焦炭反应性预测模型时，初始输入了煤的变质程度、煤岩组成、粘结性及碱性物质含量等参数。然而，几轮模拟下来，结果始终与实验数据偏差较大，预期趋势与现实背道而驰。面对失准的曲线，团队的士气下滑，大家开始怀疑是否思路从一开始就走偏了……”团队成员孔娇副教授说，“面对这种状况，王美君及时召集大家开会沟通，他鼓励大家‘结果的变化并非坏事，它往往揭示出未察觉的规律。科研的关键不是避免错误，而是从问题中找到方向。’他接着提醒大家‘别局限于传统煤质指标，试着从焦炭结构入手。焦炭的反应性不仅是煤质特性的反映，更与分子结构的动态演变密切相关。作为多孔材料，它的溶损受化学反应和扩散传质共同控制……’”

这番话让大家豁然开朗。随即王美君团队重构模型。虽然初期结果仍有波动，但随着算法的不断优化和模型权重，模型的准确性逐步提升，为煤种优化和炼焦工艺改进提供了新的思路。

孔娇越说越兴奋：“该体系通过引入其他煤种降低了优质炼焦煤的用量，保护了战略稀缺资源，还率先提出了以性价比为核心的炼焦煤选配联动的一体化工艺路线，这一创新性的工艺路线将备煤工序前置到选煤企业，强化了焦化企业与选煤企业的深度融合。通过完成炼焦煤的定制化洗选加工，将炼焦备煤工序向煤炭洗选加工段前置，从而成功开发出了适用于不同炉型工艺的标准煤或入炉煤产品。这一成果无疑为煤焦产业的转型升级提供了有力的技术支撑。”

据了解，“数字化”和“精准研判”是研究中心制胜的法宝。2020年中心团队与山西今日智库能源有限公司携手合作，共同建立了“新型煤焦化产业技术研发中心”。双方致力于构建煤焦技术研究、煤焦大数据系统开发等差异化、协同化平台，重点开展煤质特性分析、炼焦配煤成焦过程研究以及煤质评价大数据系统开发等工作。同时通过300kg试验焦炉和煤炭选配一体化工艺中试基地进行新型煤焦技术的工业化应用探索与实践。这些举措为团队在煤分质利用及污染物控制领域取得卓越成就奠定了坚实基础。

数据、成果、汗水、努力……未来，研究中心将继续发挥科研优势，深化产学研合作，推动煤焦化产业数字化转型和绿色化发展；将以更加开放的姿态，携手更多合作伙伴，共同探索煤炭清洁高效利用的新路径，为实现能源高质量发展贡献更多智慧和力量。