碳中和目标下我国天然气行业甲烷排放控制及相关科学问题

天然气是我国实现2030年碳达峰和2060年碳中和目标的重要能源,但是天然气供应链从勘探开发到终端消费的每个环节都存在甲烷逃逸问题,因而甲烷减排成效将影响天然气在我国现代清洁能源体系中的地位及其在能源转型中的作用.本文从天然气行业甲烷排放特征入手,分析了天然气系统甲烷逃逸排放核算方法,梳理了甲烷排放测量与控制技术,进而...     

美国煤矿甲烷减排技术与政策

随着温室效应受到国际社会的日益关注,美国积极采取有效措施减少温室气体的排放。煤矿甲烷排放约占全美甲烷释放量的12％,于是美国政府从技术、政策和资金方面促进煤矿甲烷的回收利用,1996年,煤矿甲烷的回收利用量达14亿m~3。另外,本文还分析了影响煤矿甲烷回收利用的主要障碍。     

碳中和背景下矿区生态修复减排增汇实现对策

我国是矿产资源消耗大国,在保障工业化进程和城市化进程的推动过程中,能源消耗所产生的温室气体已造成严重的生态问题。我国于2021年对国际作出承诺,将于2060年实现碳中和,以高质量发展改变高耗能的粗放发展模式。我国能源消耗的主要来源是煤炭资源,在全球“碳中和”背景下,实现矿区碳中和已成为我国为实现我国社会主义新时代生态文明建设整体布局的一项重要途径。本文在分析了矿区开采引发的生态系统碳排放问题基础上,揭示了我国目前在矿区生态修复中存在的不足,并针对性的提出“树立固碳增汇意识,深化固碳机理研究”、“节约集约用地,降低碳排放当量”、“ 优化复垦技术,提升碳固存能力” 以及“创新矿区土地综合利用模式”等矿区碳中和的实现对策,为新时代碳中和背景下矿区生态修复工作指明方向,以期为我国实现“碳达峰、碳中和”提供必要借鉴。      

碳中和目标下的锂矿产业创新及颠覆性技术

锂矿无疑在当今和未来的新能源结构中占有重要地位,鉴于碳中和目标的紧迫性,世界各国主流机构都在加紧研究绿色减碳计划和实现路径。受全球强劲需求特别是新能源汽车的巨大拉动,锂矿产业发展十分迅猛,主要表现为以下几个特点:（1）全产业链兴起,探采选冶联盟化,上下游一体化;（2）资本竞争激烈,并购频繁;（3）受碳中和目标驱动,技术创新发展迅速。受国内碳中和碳达峰政策的推动,锂矿全产业链的技术创新主要呈现出以下趋势:重视不同类型锂矿的碳排放评价与碳中和方案研发;打破探采选冶研发、生产和利用环节壁垒,数据实现优化与共享;采选冶技术向绿色高效转型,火法向湿法转型,先进传感器等AI技术得以大范围使用。矿石锂矿和卤水包括但不限于盐湖等多元化的锂矿资源正在锐意推进绿色开发和利用。人工智能、先进传感器以及一些颠覆性技术会越来越多地出现在锂矿资源的开发利用中。中国具有深远的世界市场影响力,中国政府的碳中和目标具有世界标志性,中国企业在人工智能、先进传感技术以及新技术革命中已经崭露头角。先进技术的国际垄断将在中国技术的积极参与下令世界改观,从而改善全球气候问题和居住环境。      

井工煤矿全生命周期甲烷捕集核算及减排路径

甲烷减排是我国碳减排目标的重要组成部分，建立甲烷捕集核算体系是实现甲烷减排的前提。以甲烷近零排放为目标，结合《国家温室气体清单指南：IPCC—2019》和煤炭企业温室气体排放核算国家标准，提出了井工煤矿全生命周期中地质勘探、煤炭开采、矿后活动和煤矿废弃各阶段甲烷捕集的具体核算方法，构建了井工煤矿全生命周期甲烷捕集核算模型。在此基础上，提出了井工煤矿甲烷减排路径及其实施方案。研究结果可为井工煤矿甲烷治理与低碳发展提供指导。     

甲烷市场化合作计划——煤矿煤层气项目开发的机遇

煤矿煤层气的排放是全球甲烷排放的一个重要来源，“甲烷市场化合作计划”的发起是为了识别并开发相关的工程项目，减少煤矿、垃圾填埋场和石油天然气系统等各领域中的甲烷排放。煤矿煤层气项目是“甲烷市场化合作计划”的三个核心领域之一，对推动煤炭行业的甲烷减排发挥重要作用。     

碳中和背景下煤矿区土地生态系统碳源/汇研究进展及其减排对策

我国是煤炭生产大国和消费大国,梳理和总结国内外有关煤矿区土地生态系统碳源/汇研究,对于我国碳达峰和碳中和目标的实现具有重要意义.本文综述了矿区碳源/汇构成、损毁土地生态系统碳排放、复垦土地生态系统碳固存及矿区减排增汇途径.研究结果表明:矿区碳源包括植被破坏、土壤质地变化产生的碳损失和开采中化石能源使用产生的碳排放,碳汇...     

碳中和目标下煤炭行业发展机遇

碳达峰碳中和目标已上升为国家战略,相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施,将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。基于我国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际,短期内仍离不开煤炭。科学研判碳达峰碳中和目标下我国能源消费结构和煤炭消费演变趋势,采取正确的应对措施,是实现碳达峰碳中和、能源安全稳定供应双重目标的客观要求。分析了美国碳达峰前后现代化进程、能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律,提出我国能源优化发展的三大路径,即持续提高能源效率,减少能源消费;大力发展新能源,优化电力结构;大力发展CO_2能源化资源化新技术,推进CO_2再利用;增强能源自给能力,保障能源安全。研判了我国能源消费格局演变趋势及不同时段煤炭消费规模,即我国能源消费格局演变分为煤炭由基础能源(2021—2030年)—保障能源(2031—2050年)—支撑能源(2051—2060年)、新能源对应由补充能源—替代能源—主体能源的3个阶段,新能源在能源消费结构中的占比分别为15%～29%,30%～49%,50%～80%。即使全面实现了碳中和,仍需要煤炭作为电力调峰、碳质还原剂和保障能源安全的兜底能源(15亿～12亿t/a)。阐述了碳中和目标下,我国煤炭行业将迎来的三大机遇,即实现煤炭高质量发展的机遇、煤炭升级高技术产业的机遇、煤炭抢占新能源主阵地的机遇。     

中国煤矿甲烷向大气排放量

按照政府间气候变化工作组(IPCC)1996年修订指南的要求,对我国地下开采、露天开采和矿后活动甲烷涌出量进行了估算,扣除抽放甲烷中利用甲烷后,得出煤矿排入大气的甲烷量。     

煤层甲烷减排利用趋势和技术现状研究

论述了煤层甲烷减排的意义、特点及中国煤矿瓦斯减排的趋势,分析了煤矿瓦斯减排的输送技术、加工技术及利用技术,对煤矿瓦斯减排政策提出了建议.     

“双碳”目标下煤炭企业绿色矿山建设路径探究

基于我国以煤炭为主的能源结构特点,指出,煤炭企业建设绿色矿山是践行和实现“双碳”目标的基础与关键。综合评价了“双碳”目标下煤炭企业的发展前景:煤炭生产基地将逐渐北移和西移,将发生跨省区之间的企业重组与融合,绿色矿山建设和绿色开采是未来煤炭企业的发展方向。分析了“双碳”目标下,煤炭企业绿色矿山建设的重要意义。提出,要加大科技支撑力度、立足“双碳”目标、推动清洁生产工艺升级,推进煤矿区生态治理,强化矿井水、烟气、粉尘、噪声处理,加强矿区复垦,推进生态光伏产业建设,提高煤层气综合利用效率,建设零碳矿区示范工程。     

碳中和背景下煤炭矿山生态修复的几个基本问题

我国作为世界上最大的煤炭生产国和消费国,能源结构仍以煤炭、石油、天然气等传统化石燃料为主,碳排放量高,且其能源格局预计短时间内不会发生实质性改变.能源领域减排是我国实现碳达峰、碳中和的关键之处,但这并不意味着化石能源就要完全退出.目前,实现碳中和已上升到国家战略层面,碳中和是国家提出的一个顶层目标,落实到实际的产业层面...     

抽放瓦斯与乏风混合器的性能研究

提出了一种扩张引射式混合器,用于将抽放瓦斯与乏风瓦斯混合,一起送入煤矿乏风瓦斯氧化装置内进行氧化利用。为了保证氧化装置及煤矿系统的安全,采用Fluent软件对混合器的混合过程及混合效果进行了数值模拟研究,计算结果表明：增大引射管的最大直径和锥角可以改善混合均匀性,阻力损失也会随之增大;在一定范围内,增加尾锥锥角可以有效改善混合效果,而尾锥锥角对流动阻力损失影响不大。根据模拟计算结果,设计制造了混合器,并对混合效果进行了实验测试,测试结果与模拟计算结果基本一致,验证了模拟计算的正确性。     

碳中和背景下我国煤炭行业的发展与转型研究

实现2030年碳达峰和2060年碳中和已经成为重大国家战略.煤炭是我国长期的基础能源,煤炭开发利用也是我国主要的温室气体排放来源,探究碳中和背景下我国煤炭行业的发展与转型问题,具有重大现实意义.本文从煤炭行业宏观发展环境入手,在系统分析我国煤炭中长期发展的优势、劣势、机会和挑战的基础上,研判了2021—2030年、20...     

The control of coal mine gas and coordinated exploitation of coal bed methane in China

Based on the characteristics of the coalfield geology and the distribution of coal bed methane (CBM) in China, the geological conditions for exploiting the CBM and draining the coal mine gas were analyzed, as well as the characteristics of CBM production. By comparing the current situation of CBM exploitation in China with that in the United States, the current technology and characteristics of the CBM exploitation in China were summarized and the major technical problems of coal mine gas control and CBM exploitation analyzed. It was emphasized that the CBM exploitation in China should adopt the coal mine gas drainage method coordinated with coal mine exploitation as the main model. It was proposed that coal mine gas control should be coordinated with coal mine gas exploitation. The technical countermeasure should be integrating the exploitation of coal and CBM and draining gas before coal mining.     

Prevention of explosion in coal mine and management of coal mine gas

There are many problems in terms of safe coal production and the sound development of the coal industry. Accompanying the intensification and increasing efficiency of coal production and the conducting of mining operations at deeper and more remote areas of mines, the efficient recovery and utilization of Coal Mine Methane (CMM) is an important issue in improving and stabilizing the productivity in the coal mining industry with high levels of gas, where the incidence of gas outbursts is increasing. We plan to study various aspects of the development of production technology and characteristics of the mine site. This is to establish the technology for highly efficient coproduction coal and gas operation rate. As a result, the productivity at the coal mine face will increase due to the reduction in gas emissions in the mining face. Effective use of recovered gas can be expected to reduce global warming by reducing the amount of coal mine methane gas emission in the air.     

晋城寺河井区煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术研究

随着煤层气勘探的不断深入,煤矿采空区煤层气已成为煤矿区煤层气重要资源之一。基于晋城矿区寺河井区煤矿采空区分布特征,通过地质分析、采空区煤层气成分、浓度试验和资源量模型计算等方法系统研究了煤矿采空区煤层气资源条件及地面抽采关键技术,揭示了采空区煤层气赋存规律,给出了不同赋存状态下煤层气资源量计算模型和方法,探索了煤矿采空区煤层气地面抽采关键技术。研究表明,煤矿采空区煤层气来源于煤柱及残留煤层、邻近未采煤层和围岩中的游离气和吸附气。根据吸附气和游离气资源量计算模型计算寺河井区煤层气总资源为213.016×10⁸m³,其中游离气资源为0.102×10⁸m³,吸附气资源为212.914×10⁸m³。采煤方法和采空区密闭性对采空区煤层气的来源和富集程度有重要影响。针对采空区上部岩体裂隙发育特征,将采空区煤层气抽采井身结构由二开优化为三开结构,实现了二开固井封闭断裂带上部含水层,三开下入割缝套管护壁,有效解决了采空区上部含水层涌水对钻井井身稳定性影响及抽采效果等问题。在此基础上,研发了潜孔锤+压缩空气(氮气)钻井工艺,用氮气取代空气作为循环介质,形成了安全揭露含气断裂带钻井工艺技术,为采空区煤层气安全抽采探索了有效途径。     

变压吸附法富集低体积分数含氧煤层气的研究

为了解决低体积分数含氧煤层气无法富集利用的问题,研究了甲烷体积分数为20%的煤矿抽排瓦斯的变压吸附富集过程。为了保证富集过程的安全,吸附过程中使用混合吸附剂,同时吸附甲烷和氧气,使得排放气和解吸气中甲烷和氧气体积分数都处在安全范围内。实验研究了吸附塔高径比、吸附时间、吸附剂比例、节流孔直径、反吹时间等对分离效果的影响。结果表明：在碳分子筛和活性炭作为混合吸附剂的体系中,其质量之比为3.4时可以将甲烷体积分数安全地提浓到30%以上,此时排放气中甲烷体积分数低于3%,氧气体积分数低于10%。     

煤矿乏风的蓄热逆流氧化

用自行研制的蓄热逆流氧化装置对煤矿乏风的氧化反应进行试验,考察了CH₄体积分数、乏风流量、换向周期和反应区温度对煤矿乏风氧化的影响.结果表明：当CH₄体积分数大于0.2％时,蓄热逆流氧化装置能够维持自热氧化反应,氧化率在99％以上,且能够回收一定的热量;随CH₄体积分数和乏风流量的增加,氧化装置中心区温度升高,高温区域扩大,有利于氧化反应的进行;最佳换向周期范围为90～150 s;煤矿乏风氧化的最低反应温度为880 ℃左右.