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化學開采 或成煤炭開采革命新方向

中國煤炭新聞網 2017/6/30 11:15:43    煤價行情

      中國礦業大學教授葛世榮近日在《中國礦業大學學報》發表了題為《深部煤炭化學開采技術》的論文。

  人類規模開采地下煤炭已有1000年以上的歷史,無論是最早人力使用工具開采煤炭,還是后來采用爆破剝落煤炭,直至當今通過機械驅動刀具切割煤炭,都屬于基于力學作用的機械開采方法,這種開采手段一直未有根本上的突破。隨著煤炭開采越來越深,沿用傳統的機械開采方法將面臨很多難題,例如井下采場圍巖穩定性維護難度大,開采系統更復雜以及開采能耗大幅度增加。

  葛世榮在論文中指出,隨著煤炭資源量持續減少、煤炭資源開采深度增加,迫使人類必須思考和探索低資源消耗、低環境污染、低地層損害的煤炭開采技術革命新方法。

  為了探索地下煤炭開采技術革命的新方法,該論文提出了地下煤炭化學開采的基本概念,并將其歸納為3種化學開采方法,即地下氣化、地下熱解和生物溶解。該論文首次提出了煤炭化學開采技術架構、工藝系統和需要突破的關鍵技術:地下煤炭盾構—氣化協同工藝及裝備系統,合成燃氣用于整體煤氣化聯合循環(IGCC)發電及CO2埋藏的技術思路,地下氣化污染物抑制及穩定產氣控制方法;基于聚光太陽能供熱和干熱巖集熱供熱的地下煤炭原位干餾技術,基于電磁感應加熱和微波輻射加熱的地下煤炭原位熱解技術;基于微生物溶煤的地下煤炭原位生物開采技術。

  煤炭化學開采是在煤層人為地誘導化學反應,進而提取原煤中的有用化學成分的無人化、智能化開采方法。它是一種在地下煤層施加溫度或壓力(也可加入催化劑)而形成可控化學反應,進而把煤炭轉化為氣體、液體燃料和其他化學品的煤炭開采利用一體化過程。

  葛世榮在論文中指出,國內外研究表明,與傳統井工煤礦生產和發電系統相比,煤炭地下氣化的投資降低60%,生產成本降低70%,煤炭資源回采率提高到95%,土地復耕成本降低80%;發電熱效率提高50%,發電成本約為0.15元/千瓦時??梢灶A見,化學開采將成為高回收、低損害、超低排放、零死亡的煤炭開采技術革命的新方向。

  煤炭化學開采可從地下氣化、地下熱解、地下溶解3條技術路徑得以實現。從技術難易程度而言,工業化規模的煤炭地下氣化的近期(未來10年左右)可實現度最高,煤炭地下熱解具有中期(未來20年)規?;h景,煤炭地下生物溶解將在遠期(未來30年)實現。這些化學開采方法將從根本上改變傳統的煤炭開采工藝,使得深部地下資源開采真正實現地下無人化、地面無煤化、產品流態化,從而達到煤炭開采零死亡、供能零排放、環境零損害的安全生產、清潔利用的境界。

  同時,化學開采為淺部的難采煤層(薄煤層、高瓦斯、急傾斜)開采,以及數以百億噸的殘留煤開采提供了再開采技術途徑,為煤炭企業和煤炭資源型城市的可持續發展提供了技術支撐。

  該論文指出,煤炭化學開采不是今天才有的創新夢想。150年前就有科學家提出,它將是未來的煤炭開采方向,但這個夢想至今未能成真,足以可見煤炭化學開采的難度之大。隨著當今地球科學、材料技術、信息技術、裝備制造技術的快速發展,許多之前難以解決的煤炭化學開采技術難題將會有新的突破,當地下盾構—氣化一體機、地下熱解反應腔、地下溶解生物菌等關鍵技術難題解決之后,煤炭化學開采將有可能成為現實。這些目標需要幾代科技工作者為之不懈努力。


來源:中國煤炭網      編 輯:木辛
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