“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
发布时间：2026-07-29
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。
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。瞿广飞教授团队长期从事三废资源化利用研究，在污染物迁移转化电磁调控领域积累了深厚的技术基础。
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。这意味着，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。
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，新技术在大幅降低水资源与能源消耗的同时，实现了多污染物全组分高值化利用，兼具显著的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。
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。