“点煤成棉” 黑白配出绿
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推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。对于传统产业而言,持续深化绿色转型,需要用技术创新实现“老树发新枝”,在“立”字上下功夫。
今年2月,天津地区最大的热电联产发电企业——华能杨柳青热电厂用一场“点煤成棉”的新技术,生产出了第一垛具有节能保温、生态修复等功能的煤源纤维材料,成功把发电剩下的黑煤渣变成高附加值的“白棉花”,这黑白转换之间,衍生出的正是低碳循环发展的“绿”。
“点煤成棉”需要几步?
要了解“点煤成棉”的“变身”过程,需要走进杨柳青热电厂煤基固废纤维化示范生产线现场。

“熔融、成纤、集棉、解棉、造粒、筛分、打包,这七步环环相扣、缺一不可!”在华能西安热工院技术人员刘笑的眼里,“点煤成棉”可谓是一场精妙的“物质变形之旅”。
“熔融”是“点煤成棉”的第一步,要通过高温将固态煤渣的组成成分进行熔化重构,这是纤维化的基础。刘笑继续向笔者介绍:“在不同熔融温度下熔体粘度不同,进而纤维化的效果也不同,所以在什么温度区间能让煤渣实现最优纤维化效果,是这项技术的关键。”
在研究过程中,西安热工院的技术团队先一步寻找大致温度区间,又经过四次调整后,将这一温度区间进一步明确在1150摄氏度至1500摄氏度之间,随即展开一系列试验,只为寻找“最优温度区间”。
“我们每降低1摄氏度就测量3至5次粘度,单次试验就要采集上千组数据,然后绘制出熔体的黏温曲线,前后历时半年。”刘笑透露,最终研发团队找到了最优的温度区间——1315摄氏度至1355摄氏度。
当把煤渣放入1315摄氏度至1355摄氏度温度区间的电炉后,技术人员会加入钙镁基等调质剂,经过高温熔融和均质,坚硬的固态煤渣就变成了一锅液态煤渣,这是下一步“成纤”的原材料。

接着,液态煤渣会通过一个溜槽流到离心机内,被“甩”了起来。
“你可以把这个离心机想象成一个超高速旋转的‘棉花糖机’,液态煤渣在上面瞬间会被离心力‘甩’出成千上万根极细的‘银丝’。”刘笑继续解释,“刚被甩出的‘银丝’又细又轻,在强大的‘剥离风’和‘吸棉风’引导下,它们会被‘捕集’到集棉机上,逐渐形成一层洁白蓬松的棉毡。”
随后,这些白色的棉毡会依次进入解棉机和造粒机,被打散拆解成一粒粒洁白松软的粒状棉,再经过圆筒筛的精细筛分,去除掉极少数没成丝的渣球杂质,最后送入到自动称重和打包系统,完成全部流程。
七步精妙配合,“点煤成棉”一气呵成,废渣随即“变身”高值纤维。
一块“黑色玻璃碴”引发的创新
“看到了吗?这里面像火山岩浆一样的,就是煤炭燃烧后残留下的煤渣。”顺着电厂检修部锅炉专工王骏手指的方向,笔者第一次从锅炉高处的观察口里看见了液态的煤渣。
这独特的“液态煤渣”恰巧就是“点煤成棉”技术能够率先在杨柳青热电厂落地的原因。
时间回溯到2018年,依托当时全国仅有的两台在役液态排渣锅炉,华能杨柳青热电厂与西安热工院等单位联合开展国家重点研发计划项目“新型高碱煤液态排渣锅炉关键技术”。过程中,锅炉时常因炉渣堵塞被迫降低负荷,研究团队不断测参数、换煤种、观察液态煤渣流动性,以期寻找解决方案。
“在这个过程中,我们突然发现液态煤渣经过冷却后形成的固态煤渣特别像黑色玻璃碴,比传统煤渣更亮。”说着,电厂生产部兼规划部副主任周昊随手拿起一块煤渣向笔者展示,“我们当时就想,既然玻璃可以纤维化,具有绝缘性好、耐热性强等功效,那我们这个煤渣可以吗?”带着疑问,研究团队开始对煤渣组成成分展开分析,最终发现其组成成分与保温纤维非常接近。
2021年,研究团队正式开启了“纤维化装置与液态排渣锅炉深度耦合”的技术探索之路。彼时,没有现成经验可循,研究团队只能在全国范围内联络纤维领域相关实验室开展调研,在深入研究熔融成纤技术的基础上,通过调质处理,于2021年底完成了小试试验。
“虽然当时只生产出了几克含有杂质的煤源纤维材料,但却证明了我们脚下的路是正确的。”周昊说。
随即,中试试验开始了,新的问题随之而来。
熔融该采用交流电还是直流电?集棉该采用自然排风微正压方案,还是强制负压抽吸方案?“关于熔融的方式,交流电设备投资低,但电极损耗快、能耗高,直流电电极损耗小、能耗低,但设备成本高。集棉的方案前者便于试验操作,但成纤率低,后者工序复杂但成纤率高。”周昊介绍,研究团队从能耗水平、运行稳定性等多维度综合权衡,最终决定选择“直流电熔融+强制负压抽吸集棉”的方案,成功在2022年底生产出了500公斤煤源纤维材料。
小试初步成纤,中试成功量产,虽然节节胜利,但真正的“大考”还在后面。
“试验可以解决技术问题,但真正‘落地’建造生产线,还要面对更多现实问题。”周昊回忆道,“空间受限”就是最大的现实问题。
传统纤维化装置占地约需800平方米,而电厂可供利用的面积仅有600平方米,为了在有限的空间内实现生产线全流程布局“落地”,研究团队主动联系设备厂家开展定制化设计,研发了功能等效的微缩设备,最大限度节省占地面积。
2025年10月,我国首条万吨级煤基固废纤维化生产线正式在电厂建成。
“从小试到中试,再到生产线贯通,从几克纤维到几百公斤,再到数以吨计,我们的起点是偶然的,但终点是必然的,这是团队长期以来创新探索实践的必然结果。”周昊笑着说。
“白棉”的无限可能
“我们的煤源纤维材料要朝着产业化迈进。”今年,华能杨柳青热电厂煤基固废纤维化示范生产有了新目标。
“生产目标要实现,工艺流程也要不断优化。”电厂生产部锅炉专工王富民介绍,由于液态煤渣冷却后进行熔融需要从常温加热到1315摄氏度至1355摄氏度之间,而如果跳过“冷却”环节,直接用液态煤渣熔融,就只需从800摄氏度加热到目标温度区间。因此,研制煤渣热态捕集装置,进一步降低熔融环节能耗,提高经济价值,成了研发团队当前关注的焦点。
提高经济价值有利于产业化发展,而如何进一步发挥生态环保价值,关乎“白棉”的未来,也影响着电厂转型发展的未来。
“经过研究我们发现,这种‘白棉’具有良好的吸水性,可以吸收自身重量10倍的水且保持体积不变,其本身还含有大量的矿物质,可以改善土壤的酸碱性,促进植被生长。”王富民继续介绍,“现在这些‘白棉’可以用于建筑领域发挥保温隔热功效,将来还可用于矿山复绿和光伏治沙。”

“我们将牢记嘱托,坚定不移走好清洁、低碳发展的路子。”华能杨柳青热电厂董事长、党委书记余泽选表示,“目前已经批复了6块总面积达15亩的土地进行‘白棉’种植试验,可进一步探索‘白棉’的生态环保价值,让它拥有无限可能。”。
一项“点煤成棉”的技术,一次“变废为宝”的探索。煤基固废纤维化技术为煤电企业打开了一扇通往绿色循环经济的新路子。在“双碳”目标的引领下,这种生动的实践是中国华能践行绿色发展理念,用技术创新加快推进能源绿色低碳转型的缩影。
当废弃物的终点变成新产业的起点,我们看到的不仅是一项技术的成熟与落地,更是一个企业面向未来,打造新质生产力的坚定信心与无限可能。
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