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“AI辅助煤化工废物增值循环”获发明创业奖一等奖——煤化工废物的“全组分高值化”之路

    2026年7月，昆明理工大学环境科学与工程学院宁平、瞿广飞教授领衔的团队科研成果 “AI辅助煤化工废物增值循环关键技术与应用” 荣获中国发明协会2026年度发明创业奖·成果奖一等奖。这项凝聚团队十余年攻关心血的技术成果，针对煤化工行业生产过程中产生的煤气、焦油、高毒高盐废水等复杂多相态废弃物，自主构建了基于 “多物理场耦合与智能自适应控制” 的废物增值循环工艺体系，以 “气-液-固”三相废弃物的全流程低碳资源化利用新路径，实现了复杂煤气高选择性分离纯化、高毒废水近零排放与高端炭材料绿色转化的同步突破。

一、煤化工的“绿色悖论”：一面保供、一面治污

煤炭，是我国能源安全的“压舱石”。煤化工行业将煤炭转化为化工产品和清洁燃料，是现代工业体系的重要支柱。然而，硬币的另一面同样沉重。

煤化工行业生产过程中产生的煤气、焦油、高毒高盐废水等复杂多相态废弃物，长期面临能耗高、高价值精细化学品提取效率不足、二次污染控制难度大等技术难题。传统线性、被动的末端治理模式——废水处理达标后排放、废气净化后排空、固废填埋或简单利用——难以兼顾碳减排与全组分增值循环，已成为制约产业链绿色提质增效的核心技术壁垒。

煤炭的大规模清洁高效利用，事关国家能源安全与“双碳”目标的协同推进。正是在这样的背景下，昆明理工大学宁平、瞿广飞教授团队将攻关方向锚定在了这个“硬骨头”上。团队核心成员还包括许瑞、崔庆渊、魏冲建、李淑华等。宁平教授长期从事有色冶金及磷煤化工废气高值资源化利用技术研发，主持国家自然科学基金重点项目，在冶金化工废气资源化利用领域积累了深厚的技术基础。

二、技术解码：多物理场耦合+AI自适应控制

传统煤化工废物治理之所以“治不好、用不精”，根源在于三个层面的局限：传质效率低——气相、液相、固相之间的物质传递效率不足，分离不彻底；分离纯度差——复杂多相体系中的目标产物难以高纯度提取；调控手段粗——工况变化时缺乏精准的实时响应能力。

团队历时十余年集中攻关，从底层原理上重构了煤化工废物的处理逻辑。

核心框架：多物理场耦合与智能自适应控制。

团队自主构建了基于 “多物理场耦合与智能自适应控制” 的煤化工废物增值循环工艺体系。所谓“多物理场耦合”，是将温度场、电磁场、流场等多种物理场在同一反应空间内协同调控，利用不同物理场对污染物分子和离子的差异化作用，实现复杂体系中各组分的精准分离与定向转化。

技术集成：五项核心工艺的深度融合。

成果创新集成了电化学协同液相催化、电解-微电解-酶强化开环与电磁调控、低氮富氧燃烧热解等多项技术工艺，并深层次融入电磁增值定向调控技术。五项工艺各有分工、协同作战——

电化学协同液相催化：针对高毒高盐废水中的难降解有机物，通过电化学氧化与液相催化的协同作用实现高效降解与资源回收。

电解-微电解-酶强化开环：利用微电解的微电流效应与酶的生物催化功能，打开复杂有机物的稳定环状结构，为后续降解与转化创造条件。

电磁调控：通过外加电磁场精准调控反应过程，实现污染物的定向迁移与选择性分离。

低氮富氧燃烧热解：在控制氮氧化物生成的同时，通过富氧条件提升热解效率，实现能源的高效回收。

AI大脑：闭环自适应智能控制。

系统依托底层传感器网络实现复杂工况指标的在线精准检测，以此搭载AI闭环自适应智能控制系统。系统能够实时感知煤气成分的波动、废水浓度的变化、反应器内的温度分布，并自动调整各项工艺参数——无需人工干预，系统自己“思考”最优的运行方案。相关技术还涉及深度学习与自动化控制的化工反应器及资源回收方法。

三、三大产出：“气-液-固”三相废弃物的全流程资源化

技术体系的最终输出，是构建出 “气-液-固”三相废弃物的全流程低碳资源化利用新路径。

气相：复杂煤气高选择性分离纯化与高纯气体制备。 煤化工产生的煤气成分复杂，含有氢气、一氧化碳、甲烷及多种杂质。传统分离工艺难以兼顾选择性与纯度。新技术突破了原有传质效率与分离纯度层面的热力学瓶颈，可实现高纯氢等高端气体的制备。

液相：高毒废水闭路循环与近零排放。 煤化工废水含有酚类、氨氮、多环芳烃等高毒性有机物，处理难度极大。新技术通过电化学协同液相催化与电解-微电解的联合作用，实现废水的深度净化与资源回收，最终达到闭路循环与近零排放。

固相：高端炭材料绿色转化。 煤化工固体废弃物（如焦油渣、气化灰渣等）被转化为高端炭材料，实现从“低端填埋”到“高值化利用”的跃升。我国煤化工产业每年产生数亿吨煤基固废，历史积存废渣大面积占用土地资源，带来土壤、地下水、大气污染等环境隐患。固相的高值化转化，正是破解这一困局的关键突破口。

四、产业落地：从实验室到“曲煤焦化、先锋化工”

技术的价值，最终要在生产线上检验。

目前，项目技术工艺装备已在曲煤焦化、先锋化工等大型煤化工企业开展规模化产业应用。

曲煤焦化是云南煤化工集团旗下的骨干企业，长期面临“三废”治理和能源循环利用的转型压力。先锋化工则以劣质褐煤为原料，所产生的有机高浓度煤化工废水处理难度极大，属于世界性难题。两家企业的选择，恰恰证明了这套技术对不同类型煤化工废物治理的广泛适用性。

相较传统工艺，新技术突破原有传质效率与分离纯度层面的热力学瓶颈，在大幅降低水资源与能源消耗的同时，实现多污染物全组分高值化利用，兼具显著生态效益与经济效益。

五、获奖意义：国家级奖项的含金量

中国发明协会发明创业奖于2005年经科技部批准设立，是国内专为发明创新与成果产业化设立的权威国家级社会科技奖项，由科技部、全国总工会、国家知识产权局等多部委共同指导支持，评审委员会汇聚两院院士与行业顶尖专家。

成果奖以技术原创性、产业化实效、经济社会效益为核心评审标尺。“AI辅助煤化工废物增值循环关键技术与应用”能够获评一等奖，标志着该项技术在三个维度均达到了国内领先水平：

技术原创性：“多物理场耦合与智能自适应控制”的工艺体系，在传感器与在线检测、污染物迁移转化电磁调控、高纯气体分离纯化领域达到国际先进水平。

产业化实效：已在曲煤焦化、先锋化工等大型企业实现规模化应用。

经济社会效益：同步实现复杂煤气高选择性分离纯化、高毒废水近零排放与高端炭材料绿色转化。

值得一提的是，宁平、瞿广飞教授团队的另一项成果 “废气硫硝尘碳催化净化微界面电磁定向调控关键技术与装备” 同时获得了第51届日内瓦国际发明展金奖，两项发明大奖同期斩获，进一步印证了团队在工业废气治理与固废资源化领域的技术积累已达到国际领先水平。

结语

煤化工行业，一边扛着国家能源保供的重担，一边背着“高污染、高能耗”的标签。昆明理工大学宁平、瞿广飞教授团队用十余年的持续攻关，给出了一个系统性的解题思路——不是将废物“处理掉”，而是将废物“转化好”。

当AI算法实时调控着电磁场与温度场的协同，当高毒废水在电化学与酶催化的接力中实现近零排放，当煤化工固废从“填埋的负担”变为“高端炭材料的原料”——“AI辅助煤化工废物增值循环”获奖的意义，不仅在于一项技术成果得到了国家级认可，更在于它为煤化工产业的绿色转型，提供了一个可以复制的“技术范本”。

正如学校所评价的，这是昆明理工大学深度服务国家“双碳”目标、攻关绿色新质生产力关键技术的重要科研里程碑。当煤炭从“燃料”走向“原料”，煤化工的“绿色悖论”，正在被AI与多物理场耦合的力量逐一改写。

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