研發煉焦技術　助力煤業轉型

10月11日，《科學導報》記者走進太原理工大學煤分質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的實驗室風光。

走進實驗室，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，仿佛是守護科學殿堂的忠誠衛士，每一臺儀器都凝聚著研究團隊無數的心血與智慧。實驗室里，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定。

“配煤是一項將不同種類、不同質量特性的煤按照特定比例進行混合的技術。”團隊負責人王美君介紹道，“通過配煤，可以優化煤炭的轉化特性，生產出符合質量要求的焦炭。”

山西作為焦炭生產大省，其產量占全國的五分之一，然而優質煉焦煤資源卻十分有限，高硫煤占比高達三分之一。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、價格和成本，是煤焦產業持續發展的關鍵所在。

過去多采用的傳統方法——人工配煤，這一流程往往存在原料煤取值保守、難以精準預測焦炭質量等局限性。此外，煉焦配煤與煤炭洗選之間也存在脫節現象，導致煉焦煤洗選加工廠無法根據下游焦化廠的需求進行定制化洗選。同時，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到理想分選效果。這些問題嚴重制約了煤焦產業的發展與進步。如今，配煤智能化徹底解決了這些問題。

“研發初期，在設計焦炭反應性預測模型時，初始輸入了煤的變質程度、煤巖組成、粘結性及堿性物質含量等參數。然而，幾輪模擬下來，結果始終與實驗數據偏差較大，預期趨勢與現實背道而馳。面對失準的曲線，團隊的士氣下滑，大家開始懷疑是否思路從一開始就走偏了……”團隊成員孔嬌副教授說，“面對這種狀況，王美君及時召集大家開會溝通，他鼓勵大家‘結果的變化并非壞事，它往往揭示出未察覺的規律。科研的關鍵不是避免錯誤，而是從問題中找到方向。’他接著提醒大家‘別局限于傳統煤質指標，試著從焦炭結構入手。焦炭的反應性不僅是煤質特性的反映，更與分子結構的動態演變密切相關。作為多孔材料，它的溶損受化學反應和擴散傳質共同控制……’”

這番話讓大家豁然開朗。隨即王美君團隊重構模型。雖然初期結果仍有波動，但隨著算法的不斷優化和模型權重，模型的準確性逐步提升，為煤種優化和煉焦工藝改進提供了新的思路。

孔嬌越說越興奮：“該體系通過引入其他煤種降低了優質煉焦煤的用量，保護了戰略稀缺資源，還率先提出了以性價比為核心的煉焦煤選配聯動的一體化工藝路線，這一創新性的工藝路線將備煤工序前置到選煤企業，強化了焦化企業與選煤企業的深度融合。通過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，從而成功開發出了適用于不同爐型工藝的標準煤或入爐煤產品。這一成果無疑為煤焦產業的轉型升級提供了有力的技術支撐。”

據了解，“數字化”和“精準研判”是研究中心制勝的法寶。2020年中心團隊與山西今日智庫能源有限公司攜手合作，共同建立了“新型煤焦化產業技術研發中心”。雙方致力于構建煤焦技術研究、煤焦大數據系統開發等差異化、協同化平臺，重點開展煤質特性分析、煉焦配煤成焦過程研究以及煤質評價大數據系統開發等工作。同時通過300kg試驗焦爐和煤炭選配一體化工藝中試基地進行新型煤焦技術的工業化應用探索與實踐。這些舉措為團隊在煤分質利用及污染物控制領域取得卓越成就奠定了堅實基礎。

數據、成果、汗水、努力……未來，研究中心將繼續發揮科研優勢，深化產學研合作，推動煤焦化產業數字化轉型和綠色化發展；將以更加開放的姿態，攜手更多合作伙伴，共同探索煤炭清潔高效利用的新路徑，為實現能源高質量發展貢獻更多智慧和力量。