2月，春雪洋洋洒洒地飘落。国家能源集团准能公司氧化铝中试厂纳米碳氢燃料制备车间副主任甄鹏冒着风雪，带领科研人员来到纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目改造工程现场，为即将开始的技术优化做前期准备。

经中国煤炭工业协会组织的行业专家鉴定，纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目配套循环流化床锅炉改造工程项目成果被评为“世界首创、达到国际领先水平”。各项试验结果表明，相比同浓度燃料，纳米碳氢燃料燃烧得更充分、清洁和稳定；在提高燃烧效率的同时，产出的铝硅粉具有更高的反应活性；还可增加铝硅粉的产出率。

探索一条高效制取铝硅粉的产业化路径

“在纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目研发过程中，我们探索出了更高效的制取铝硅粉的产业化路径，目前正处于工业化应用阶段。今年，我们主要对制备工艺、产品应用方式等关键技术的热值、节煤降耗进行再优化。”甄鹏说。

据了解，纳米碳氢燃料是一种高效、清洁的煤基特种燃料，具有燃烧效率高、污染物排放量低等特点。准能公司利用自产煤加工制备的纳米碳氢燃料颗粒度小、表面活性高，灰、硫含量较低，燃烧充分、燃尽率高、底渣排放量较低、节能效果显著。同时，燃料与先进的循环流化床技术结合，可实现在850摄氏度至950摄氏度的低温环境下充分燃烧，大大减少二氧化硫、氮氧化合物以及烟尘的排放。

2021年5月，针对矸电一期机组停运闲置、氧化铝示范项目经济效益低等问题，准能公司提出了研发纳米碳氢燃料和第四代循环流化床燃烧技术的思路，探索一条更高效制取铝硅粉的产业化路径。氧化铝中试厂集结技术骨干，组成了纳米碳氢燃料制备车间，负责燃料制备、检测、技术攻关、喷雾燃烧试验等工作。

研究人员结合以纳米碳氢为燃料的第四代循环流化床燃烧高效制取铝硅粉技术路线，通过3兆瓦实验装置试烧，掌握了纳米碳氢燃料低温高效燃烧机理，使低温燃烧条件下产出的铝硅粉飞灰可燃物含量小于5%、氧化铝含量大于52%。这种铝硅粉飞灰可燃物具有更高的反应活性，增加了铝硅粉的产出率。

同时，项目构建的“氧化铝装置—原料及动力中心—电解铝装置”三源装置是准能公司整个循环经济核心产业链中重要的前置装置，以此创新衍生出循环经济的基础商业模式。此种商业模式可使改造后的锅炉由单体运行模式转变为循环经济工艺链的原料源、蒸汽源和动力源的输入端，实现一体化运行，大大降低了用电成本。

“前期，我们主要开展不同浓度、流量纳米碳氢燃料与水煤浆的试烧对比试验，获取相关试验数据，为后续的工业化设备设计制造提供数据支撑。”甄鹏表示。这是项目研发的第一步，也是极为重要的一环。

开展头脑风暴，攻克多项“卡脖子”难题

面对全新技术难度大、问题多、研发周期短等问题，科研人员通过翻阅文献、试验验证，攻克了纳米碳氢燃料制备及检测、锅炉改造、车间建设等难题。

研发纳米碳氢燃料是准能公司推进企业转型、深化煤炭综合利用与绿色低碳发展的生动注解。这要求燃料的生产工艺尽可能高效和环保，有效降低后续氧化铝生产的原料成本，且能为循环经济项目提供价格低廉的电力。因此，提高燃料性能成为科研人员的主攻方向。

围绕主攻方向，科研人员在仔细比对工艺流程后发现，纳米碳氢燃料颗粒粒度被粉碎成纳米级后，由于煤粉颗粒表面能的提高，会出现颗粒团聚现象，影响产品附氢能力。

“我们当时也不确定团聚现象是在燃料制备中，还是制备完成之后产生的。”甄鹏回忆称。

为解决上述问题，一场场头脑风暴在研发实验室展开。经过仔细比对分析13种试验分散剂样品，研究不同种类添加剂对纳米碳氢燃料流动性与稳定性的影响，研发人员最终分别确定了适合纳米碳氢燃料应用的稳定剂与分散剂。稳定剂与分散剂可有效降低燃料粘度系数，改善燃料稳定性。

此外，研发团队配合试验方研发助磨剂，在粒度达标的前提下，燃料生产效率明显提高，大幅缩短了燃料制备时间，实现提高纳米碳氢燃料性能、优化生产工艺的目标。

研发出纳米碳氢燃料后，准能公司启动了纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目72小时联合试运行，测试燃料工程化应用技术可行性。浆料生产、活化、储存、输送、入炉燃烧……所有生产线该具备的功能，在此次联合试验中均有体现，且各项生产数据和指标也达到了预期效果。纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目取得成功，并与其配套的循环流化床锅炉改造工程实现了对接。

目前，准能公司围绕纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目配套循环流化床锅炉改造工程项目，先后申请了45项发明专利、25项实用新型专利。

相关人员表示，纳米碳氢燃料实现从无到有、从试验型到工业型的转变，为火电机组灵活性改造提供了技术方案。这一创举的背后，离不开氧化铝中试厂研发团队的日夜鏖战。为了共同的目标，科研人员在数不清的对比试验中抽丝剥茧，成就了纳米碳氢燃料高发热量、高燃烧效率、附氢赋能的传奇。