双碳背景下煤炭安全区间与绿色低碳技术路径

相对于地面煤化工装置,煤炭地下气化(UCG)炉体为地质体,地质条件准确认识是推进UCG气化成功的关键前提。为了最大限度避免煤炭地下气化选区选址地质风险,以贵州复杂地质条件为例,系统探讨其煤炭地下气化的敏感性地质因素。通过收集梳理贵州煤炭资源勘查资料,建立归一化的参数分级赋值、参数权重向量算法、参数权重积算法等数学模型,准确获取研究区地质参数量化数据;基于由26个地质因素构成的地质参数集,采用数理统计方法,识别地质风险关键因素对复杂构造区煤层UCG可行性的交叉影响,查明建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性“四性”指标敏感性地质风险源。结果表明：“四性”指标地质参数的敏感性有所差异,建炉可行性、过程易控性、气化安全性、开发经济性的地质因素敏感性依次变弱,UCG可行性对建炉可行性的依赖性最强,过程易控性次之,其他两个条件离散性相对较大,敏感性明显降低;就敏感性程度而言,26项地质参数中最为敏感的是煤的坚固性系数,其他8个主控地质因素分别是煤层厚度、煤层倾角、煤厚变异系数、夹矸厚度系数、断层指数、煤层埋深、奥亚膨胀度和黏结指数,影响建炉可行性、过程易控性两个方面。就贵州UCG敏感性地质因素来说,UCG项目成功与否的关键在于建炉可行性,气化炉选址应优先考虑构造发育特征及其对煤层条件的影响;为持续推进煤炭地下气化产业发展,下一步或可立足于我国煤炭资源特性及赋存条件实际,以“四性”认识为基础建立统一的UCG地质风险评价准则,进而为典型地质条件先导性试验区选址提供科学依据。

     

煤炭地下气化及对中国天然气发展的战略意义

在实现碳达峰碳中和(“双碳”)目标和保障国家能源安全的双重需求驱动下,我国煤炭地下气化(UCG)迎来了新的历史发展机遇期。为科学制定技术攻关路线、加快产业化发展,按时间顺序梳理了煤炭地下气化试验历程,将其分为矿井式气化、直井/定向井气化、水平井气化3个发展阶段,探究了不同阶段推动气化技术革新的底层逻辑,从技术和非技术2个方面分析了未能产业化的原因并提出产业化发展建议。研究表明：(1) 水平井+可控注入点后退气化工艺不仅能够有效规避浅层气化在地表沉降、淡水污染方面的风险,而且在扩大煤炭纵向开发范围、提高单井控煤量、提升粗煤气品质、保障连续气化方面具有优势,是当前和今后一个时期的主流技术路线。(2) 我国是现场试验时间最长的国家,长期处于矿井式气化阶段,虽然我国中深层煤炭地下气化攻关试验刚起步,但是由于该技术攻关难度大、技术成熟度低,主要富煤国家在技术研发上基本属于同一起跑线,有希望成为我国钻井式气化技术弯道超车的新赛道。(3) 技术适用性不强是造成矿井式、直井式气化产业化困难的主要技术原因,技术成熟度较低是制约水平井气化产业化的主要技术原因,长期稳产高产问题尚未得到彻底解决。(4) 常规天然气低成本开发和页岩气革命的冲击,民众对浅层气化诱发环境污染的担忧,政府对煤炭地下气化的政策转向,是导致国外试验终止的主要非技术原因;发展规划长期空白、科研试验主体相对单一、科研投入不足、产业扶持政策未出台、联合创新机制未建立是阻碍我国气化产业化的非技术原因。提出我国UCG产业化建议：新时期要充分认识煤炭地下气化技术的复杂性和挑战性,按照“干成”“干好”两个维度,破解“长期稳产”和“高产优产”两个核心问题,通过同步推进科研攻关和现场试验不断提高技术成熟度,在生产端采用“先物理采气后化学气化”的梯级开发方式避免与煤层气开发竞争,在利用端积极探索与油气、新能源、煤化工融合发展模式以提高经济效益。作为一种“人造气藏”的颠覆性开发方式,煤炭地下气化攻关成功后能为其他矿产资源的流态化开发提供技术借鉴,助推我国化石能源非常规开发技术实现新跨越。

     

用青春和学识探索煤炭绿色开采技术——记中国矿业大学(北京)教授、博导、煤炭地下气化工程研究中心主任梁杰

正火,向来是煤炭地下王国里的头等禁忌,在煤矿里几乎人人"谈火变色"。但是,有一项煤炭绿色开采技术——煤炭地下气化,却偏偏要在煤层内人工点火,将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体。探索出"发展洁净、高效的煤炭生产和利用技术,煤炭地下气化技术一条重要途径。"这就是中国矿业大学(北     

国外煤炭地下气化研究现状

借助Web of Science期刊全文数据库,系统地检索了近五年关于煤炭地下气化的外文文献,共计150余篇。基于这150余篇论文的研究内容及分布特征,归纳了近期国外关于煤炭地下气化的发展现状及研究内容,探讨了煤炭地下气化的不足及理论研究内容。研究结果表明：(1)国外煤炭地下气化论文数量近五年呈现下降趋势,说明煤炭地下气化技术大规模商业化发展仍需要一定时间。其中印度和波兰两个国家的论文数量远超过其他国家,说明这两个国家对煤炭地下气化技术比较关注。(2)近五年国外研究主要倾向于建立气化模型、样品实验研究、气化污染处理、气化工艺改进及地质风险评价等方面。关于实地开展气化项目研究内容较少。(3)煤炭地下气化技术是一种包含物理和化学变化的复杂工艺,现阶段均为单一模块研究,之后随着技术创新并将地面、地下及控制等方面结合,会将煤炭地下气化向商业化发展推进。煤炭地下气化制氢及深部煤层煤炭地下气化是未来的重要发展方向。     

秸秆:路在何方?

2012年6月中旬,在我国的南京、武汉等多地发生了由秸秆燃烧引起的雾霾事件,天空黄蒙蒙的,仿佛是"黄土高坡"从天而降;与此同时,南京江宁区的一座耗资2200万兴建的秸秆气化站运行仅仅2个月即告关门。这两件事情的发生,引起了人们的深思,我们的生物质发电产业到底怎么了?原本可作为清洁能源造福一方的秸秆,为何此次却成了污染环境、贻害地方的"罪魁祸首"?     

非传统稳定同位素分馏理论及计算

综述了稳定同位素平衡和动力学分馏的一些主要的理论方法。首先介绍了平衡分馏的理论方法,从平衡分馏的核心理论-Bigeleisen Mayer公式(或称Urey模型)以及对它的一些高级能量校正开始,介绍了基于路径积分的分子动力学方法和蒙特卡罗方法对同位素非谐效应的处理,介绍了压力效应的理论计算方法,最后介绍了核体积效应及其理论计算方法,并强调核体积效应是未来重金属同位素研究的重要部分。另外,综述了同位素动力学分馏的主要理论和计算方法,首先介绍了在稳态下因温度梯度引发的同位素分馏,着重介绍了基于局部热力学平衡理论的计算方法和最新结果;然后从如何使用过渡态理论计算化学反应导致的同位素动力学分馏出发,深入介绍了磁同位素效应和由于核体积效应引发的异常同位素动力学分馏;然后对低温下矿物生长的同位素动力学理论模型进行了介绍,尤其是仔细介绍了其中DePaolo的表面动力学模型,并对由吸附和共沉降过程产生的动力学分馏也进行了介绍。最后详细介绍了在气化过程、固体中、高温硅酸洋熔体中由于扩散引起的同位素动力学分馏,以及如何对这些过程进行理论处理,强调了开展固体矿物扩散理论计算的重要性。     

双水平分支水平连通井在煤炭地下气化中的应用

煤炭地下气化(简称ISC)是煤在地下的受控燃烧和气化过程,最终通过煤的热化学作用产生可燃气体。从关键设备到施工工艺详细描述了双水平分支水平连通井技术,并以2019年内蒙古某矿区煤炭地下气化工程为例,分析了此技术所具有的优势。水平连通井是实现煤炭气化的主要方向,该技术的成功实施,不仅丰富了完井井型,而且对煤炭地下气化具有重大意义。     

90%的人不会吃饭

本刊开设此栏目,不是随养生的大流。市场上的养生书籍,已经到了相当滥的地步,抄来抄去,看去冠冕堂皇一大本,细看是东粘西贴的大路货,不少舛错百出,使人厌烦。《内蒙古日报》社著名记者徐翔麟为《西部资源》杂志独家撰稿,他的文稿力避老生常谈,在充分的思考和实践之后,用好听的方式、别致的角度,说了很有启迪的话。医学、哲学、心理学……多种领域都涉及到,可谓在养生领域建一家之言,辟一方新天。不怕不识货,就怕货比货,看了以后,相信读者会深有所味,广受裨益。