中國粉體網訊 “過去燒生煤，現在燒熟炭；過去燒黑煤，現在燒‘綠炭’。”11月25日，太原市尖草坪區柴村鎮的居民李新，指著院子內擺放整齊的“綠炭”向記者介紹，用上這種新型炭，家里燒的小鍋爐再也不冒黑煙了。
今年冬天，太原城中村及周邊農村居民都在使用這種新型清潔燃料，11萬臺農村小型鍋爐用它代替了燒原煤。
劣質煤煉成“綠色”炭
由太原理工大學自主研發的這種新型清潔燃料，學名為煤基潔凈燃料，俗稱“綠炭”。通過引入催化助劑，把低價劣質的原煤制成燃點低、污染小、燃燒充分的潔凈焦炭。煉制過程中的副產品焦爐煤氣還可生產甲醇、甲烷等化工原料。
“焦爐煤氣是煉焦過程的副產物，為了將其完全加工成甲醇、甲烷等化工產品，必須采用專門的煤氣化方式補碳調節碳氫比。”太原理工大學教授杜文廣說，于是他就是突發奇想，能不能直接把含碳物質加入煉焦原料中，提高碳含量。基于此，杜文廣所帶領的研發團隊便立項，開始做實驗，把一些含有碳酸鹽、碳酸鈣的石頭加入煉焦爐，調節焦爐煤氣的碳氫比，結果正如預期。既能自主補碳，還能高效固硫，但成品炭中的灰分卻增加了。這樣的炭不能用作煉鋼，如果作為民用燃料倒不錯。但問題來了，焦炭的燃點比較高，普通家用爐子根本點不著，只有降低燃點才適合做民用燃料。
針對一系列難題，杜文廣及其團隊結合多年從事煤炭潔凈利用方面的研究經驗，尤其是在煤高溫干餾、焦爐煤氣制天然氣等方面的研究積累，組建了以從事煤潔凈轉化相關研究的劉守軍副教授為技術總監，以多年從事焦化生產管理的閆旭東為副總經理，以從事煤轉化過程中硫污染物的遷移規律、煤氣高溫凈化等方面研究的上官炬教授為核心的團隊，提出以“高效固硫、自主補碳、催化助燃”為主的三大核心技術，研發傳統焦爐對劣質煤炭的高效、潔凈化利用。
從2013年開始，杜文廣帶領其團隊經過近千次實驗室研究，終于研發成功煤基潔凈燃料技術。2014年5月份開始中試，經過300余次的試驗，掌握了小試成果的放大技術；2014年9月底，在河津市山西發鑫集團焦化廠4.3米工業搗鼓焦爐上，完成單孔放大，生產潔凈燃料80余噸，為工業連續生產奠定了基礎。
停產焦爐轉產“綠炭”
“搞科研的人首先是把錢變成紙，形成論文、書、專利等，但更重要的是再把紙變成錢。”太原理工大學教授苗茂謙是山西煤炭資源清潔高效利用協同創新中心課題組負責人，在煤基潔凈燃料課題研發中提供技術指導。他說：“我們不僅把錢變成紙，也實現了把紙變成錢。”
2014年，煤基潔凈燃料陸續獲得18項國家發明專利，其三大核心技術包括：利用高硫、高揮發劣質煤輔以固硫組分生產出低污染物排放的潔凈燃料，1050℃燃燒固硫率高達99%；在焦爐高溫環境條件下，實現了焦爐煤氣碳氫摩爾比的自主調節，降低了生產天然氣、甲醇等化工產品的補碳成本，且可提高噸焦化產品產量；借助助燃催化劑，改善了低揮發高溫焦的可燃性能，得以實用。
今年9月，山西焦煤集團五麟煤焦開發有限公司與太原理工大學合作，生產煤基潔凈燃料，大型煉焦車間又恢復了往日的活力，機器設備全負荷運轉。該公司總工程師楊雙新對這種新型燃料非常認可，“經過小焦爐試驗、單孔試生產、批量生產，最終產品結果達到環保指標要求，其中主要的是二氧化硫排放量減少了60%以上，粉塵排放量減少了96%以上。”
山西東輝煤焦化集團有限公司位于五麟公司附近，有四座焦爐設備，由于產能過剩，其中兩座焦爐設備早已停止運轉，另外兩座焦爐結焦時間延長4倍，勉強維持生產。“焦化行業產能嚴重過剩，盈利能力變差，這是山西焦化企業的一個縮影。”東輝焦化廠負責人李向波說，今年11月，該公司和五麟公司合作，加入生產“綠炭”行列，兩座焦爐得以正常運轉。
杜文廣介紹，傳統焦爐生產“綠炭”，設備并不需要進行太大改進，硬件投資很小。與其他煤化工項目相比，“綠炭”生產具有節能、節水、節約投資，資源綜合利用效率高，投入產出比大等優點。如果該技術大規模推廣，對我省煤焦經濟轉型發展，盤活我省舉步維艱的焦化產業存量資產均具有重大意義，還可將我省虧損嚴重的焦化企業打造成全國最大的煤基潔凈燃料生產基地。
高效清潔的民用燃料
“我們生產的煤基潔凈燃料產品質量穩定，成品率達到85%以上，易燃，固硫率達到96%以上，不冒黑煙，污染物排放完全符合國家標準。”劉守軍說。
2014年，“綠炭”分別在太原市政公司工業型煤鍋爐以及柴村、大東流、董茹村等多種類型民用鍋爐上進行了試燒。期間，太原市監測站投入大量人力、物力進行監測。結果表明：“綠炭”在燃燒過程中無黑煙、無異味、熱值高，多環芳烴及重金屬等污染物幾乎沒有。“這種炭易點火，燃燒過程穩定、持久，不結渣，可正常悶爐。”聽到居民對“綠炭”的認可，劉守軍對自己的研發成果信心十足。
“如果‘綠炭’替代目前小城鎮與農村大量燃用的”三高一低“（高硫、高揮發分、高灰分、低發熱量）原煤后，污染物排放總量將大大降低。”杜文廣說，在硫減排方面，入爐煤中60%—70%硫轉入碳基潔凈燃料，燃燒時經過固硫焦炭中85%以上的硫進入灰分，與直接燃燒原煤相比，硫減排高達70%以上，粉塵減排96%，多環芳烴減排達90%以上。
“該技術是以劣質煤為主要原料，輔以脫硫—增碳—助燃劑經混合、搗固、高溫干餾得到碳基潔凈燃料。”苗茂謙說，我們一直在研究煤炭資源清潔高效利用，該技術正好為我們找到一個突破口。山西省賦存數量巨大的高硫、高灰、高揮發分劣質煤炭，如果將大量劣質煤資源轉化為環保、安全的煤基潔凈燃料，替代現有民用散燒原煤，能降低煙、塵、硫氧化物、氮氧化物、多環芳烴等污染物排放，可極大提高大氣環境質量，改善霧霾天氣。
今年冬天，太原城中村及周邊農村居民都在使用這種新型清潔燃料，11萬臺農村小型鍋爐用它代替了燒原煤。
劣質煤煉成“綠色”炭
由太原理工大學自主研發的這種新型清潔燃料，學名為煤基潔凈燃料，俗稱“綠炭”。通過引入催化助劑，把低價劣質的原煤制成燃點低、污染小、燃燒充分的潔凈焦炭。煉制過程中的副產品焦爐煤氣還可生產甲醇、甲烷等化工原料。
“焦爐煤氣是煉焦過程的副產物，為了將其完全加工成甲醇、甲烷等化工產品，必須采用專門的煤氣化方式補碳調節碳氫比。”太原理工大學教授杜文廣說，于是他就是突發奇想，能不能直接把含碳物質加入煉焦原料中，提高碳含量。基于此，杜文廣所帶領的研發團隊便立項，開始做實驗，把一些含有碳酸鹽、碳酸鈣的石頭加入煉焦爐，調節焦爐煤氣的碳氫比，結果正如預期。既能自主補碳，還能高效固硫，但成品炭中的灰分卻增加了。這樣的炭不能用作煉鋼，如果作為民用燃料倒不錯。但問題來了，焦炭的燃點比較高，普通家用爐子根本點不著，只有降低燃點才適合做民用燃料。
針對一系列難題，杜文廣及其團隊結合多年從事煤炭潔凈利用方面的研究經驗，尤其是在煤高溫干餾、焦爐煤氣制天然氣等方面的研究積累，組建了以從事煤潔凈轉化相關研究的劉守軍副教授為技術總監，以多年從事焦化生產管理的閆旭東為副總經理，以從事煤轉化過程中硫污染物的遷移規律、煤氣高溫凈化等方面研究的上官炬教授為核心的團隊，提出以“高效固硫、自主補碳、催化助燃”為主的三大核心技術，研發傳統焦爐對劣質煤炭的高效、潔凈化利用。
從2013年開始，杜文廣帶領其團隊經過近千次實驗室研究，終于研發成功煤基潔凈燃料技術。2014年5月份開始中試，經過300余次的試驗，掌握了小試成果的放大技術；2014年9月底，在河津市山西發鑫集團焦化廠4.3米工業搗鼓焦爐上，完成單孔放大，生產潔凈燃料80余噸，為工業連續生產奠定了基礎。
停產焦爐轉產“綠炭”
“搞科研的人首先是把錢變成紙，形成論文、書、專利等，但更重要的是再把紙變成錢。”太原理工大學教授苗茂謙是山西煤炭資源清潔高效利用協同創新中心課題組負責人，在煤基潔凈燃料課題研發中提供技術指導。他說：“我們不僅把錢變成紙，也實現了把紙變成錢。”
2014年，煤基潔凈燃料陸續獲得18項國家發明專利，其三大核心技術包括：利用高硫、高揮發劣質煤輔以固硫組分生產出低污染物排放的潔凈燃料，1050℃燃燒固硫率高達99%；在焦爐高溫環境條件下，實現了焦爐煤氣碳氫摩爾比的自主調節，降低了生產天然氣、甲醇等化工產品的補碳成本，且可提高噸焦化產品產量；借助助燃催化劑，改善了低揮發高溫焦的可燃性能，得以實用。
今年9月，山西焦煤集團五麟煤焦開發有限公司與太原理工大學合作，生產煤基潔凈燃料，大型煉焦車間又恢復了往日的活力，機器設備全負荷運轉。該公司總工程師楊雙新對這種新型燃料非常認可，“經過小焦爐試驗、單孔試生產、批量生產，最終產品結果達到環保指標要求，其中主要的是二氧化硫排放量減少了60%以上，粉塵排放量減少了96%以上。”
山西東輝煤焦化集團有限公司位于五麟公司附近，有四座焦爐設備，由于產能過剩，其中兩座焦爐設備早已停止運轉，另外兩座焦爐結焦時間延長4倍，勉強維持生產。“焦化行業產能嚴重過剩，盈利能力變差，這是山西焦化企業的一個縮影。”東輝焦化廠負責人李向波說，今年11月，該公司和五麟公司合作，加入生產“綠炭”行列，兩座焦爐得以正常運轉。
杜文廣介紹，傳統焦爐生產“綠炭”，設備并不需要進行太大改進，硬件投資很小。與其他煤化工項目相比，“綠炭”生產具有節能、節水、節約投資，資源綜合利用效率高，投入產出比大等優點。如果該技術大規模推廣，對我省煤焦經濟轉型發展，盤活我省舉步維艱的焦化產業存量資產均具有重大意義，還可將我省虧損嚴重的焦化企業打造成全國最大的煤基潔凈燃料生產基地。
高效清潔的民用燃料
“我們生產的煤基潔凈燃料產品質量穩定，成品率達到85%以上，易燃，固硫率達到96%以上，不冒黑煙，污染物排放完全符合國家標準。”劉守軍說。
2014年，“綠炭”分別在太原市政公司工業型煤鍋爐以及柴村、大東流、董茹村等多種類型民用鍋爐上進行了試燒。期間，太原市監測站投入大量人力、物力進行監測。結果表明：“綠炭”在燃燒過程中無黑煙、無異味、熱值高，多環芳烴及重金屬等污染物幾乎沒有。“這種炭易點火，燃燒過程穩定、持久，不結渣，可正常悶爐。”聽到居民對“綠炭”的認可，劉守軍對自己的研發成果信心十足。
“如果‘綠炭’替代目前小城鎮與農村大量燃用的”三高一低“（高硫、高揮發分、高灰分、低發熱量）原煤后，污染物排放總量將大大降低。”杜文廣說，在硫減排方面，入爐煤中60%—70%硫轉入碳基潔凈燃料，燃燒時經過固硫焦炭中85%以上的硫進入灰分，與直接燃燒原煤相比，硫減排高達70%以上，粉塵減排96%，多環芳烴減排達90%以上。
“該技術是以劣質煤為主要原料，輔以脫硫—增碳—助燃劑經混合、搗固、高溫干餾得到碳基潔凈燃料。”苗茂謙說，我們一直在研究煤炭資源清潔高效利用，該技術正好為我們找到一個突破口。山西省賦存數量巨大的高硫、高灰、高揮發分劣質煤炭，如果將大量劣質煤資源轉化為環保、安全的煤基潔凈燃料，替代現有民用散燒原煤，能降低煙、塵、硫氧化物、氮氧化物、多環芳烴等污染物排放，可極大提高大氣環境質量，改善霧霾天氣。
