LIBS技术与石油化工及煤化工

石油化工行业是老行业，分析技术比较健全，但如果开发LIBS应用技术也可以在催化剂活性组分变化监测、环境污染状况监测方面有所作为，尤其是可以实现快速检测，获得实时监控数据。因为这一领域中涉及的湿法无机物分析往往需要花费更多的时间进行样品处理，而利用LIBS技术可以避免这一过程耗费大量时间和精力。

煤化工行业在中国已经进入快速发展期，煤气化技术近年来在中国的大规模产业化进程中趋于成熟，已呈现出GE水煤浆炉、Shell干粉煤炉、航天炉、四喷嘴炉、多元料浆炉、东方炉、清华炉等多炉鼎立的局面，但这一行业仍然存在着巨大的技术难题，比如因煤质问题导致的排渣困难、炉壁寿命降低、飞灰中的碳含量、灰渣中的碳含量等技术问题都将直接导致气化效率的降低，而由此引起的后续问题都没有彻底解决，究其原因目前已基本指向业内的煤质分析严重滞后导致不能及时为中央控制提供关键控制参数，而控制参数调整间隙过长等已经成为长期困扰行业高效发展的技术瓶颈。

这些问题其实在粉煤燃烧发电的动力系统早已出现过，他们已经在采取先进技术逐步解决，而煤化工行业对此却长期束手无策，任由备炉、停炉处理加大运行成本而不从其他领域取得的进展方面解决问题，实在匪夷所思。

中国已处于世界上煤化工技术发展的核心地位，成为了各煤化工技术产业化的示范地。部分现代煤化工在技术尚不成熟的情况下也已呈现发展过热的势头，且面临着国外低价产品的冲击，如煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等技术其战略意义大于经济意义。对于煤化工的发展或我院的工作应该从以下几个方面考虑：

节约资源，充分利用劣质煤。我国虽然煤炭资源相对丰富，但高硫、高灰的劣质煤比重较高，如新疆的准东煤，其特点是高碱金属、高氯，在气化或锅炉燃烧过程存在碱金属烧蚀、结垢的严重问题，已成为制约新疆煤高效清洁利用的难点和痛点。

在利用劣质煤方面，实现煤中有机质的最大化利用将是未来的发展趋势之一。在这方面，可以充分发挥石油分析领域的技术优势，集中优势力量对煤质及煤化学结构进行深入研究，形成更为清晰的认识，以指导煤转化技术的开发。在气化工艺开发方面要充分重视煤炭样品的高度不均匀性，逐步淘汰落后、费时的分析技术，争取利用现有的分析技术缩短分析周期，尽量采用实时分析数据控制工艺参数，以免在生产运行过程中出现温度的剧烈波动，造成炉壁烧损或者堵渣结渣问题。

LIBS技术已经在燃煤发电方面取得了很重要的研究成果，为发电锅炉的精确控制、提高煤炭利用效率做出了重要贡献，而燃煤发电与煤气化具有本质上完全相同的反应机理，控制原理也完全趋于相同，因此我们应该尽快介入这一领域，利用LIBS快速分析数据控制气化装置，在这一古老领域做出我们应有的创新贡献。

与此同时，在研究煤气化反应机理的同时，也要将LIBS技术引入，监测金属元素组分在整个气化过程中的变化情况，填补煤气化工业黑箱操作留下的空白。也许LIBS技术在煤催化气化领域中使用可以通过测定其中有机氧、有机碳、催化剂活性组分的变化，对催化机理做出更加合理的解释。