寻找变废为宝的低浓度气体(迈向“十五五”创
作者:365bet体育投注 发布时间:2025-11-20 12:35
加快新能源体系建设。 ——摘自“十五五”规划建议 煤矿瓦斯又称“煤层气”,是煤炭开采过程中排放的气体,主要成分是甲烷。如果使用得当,甲烷是清洁能源。甲烷体积分数达到30%以上的高浓度气体可用于发电和燃烧。但由于技术限制,只能大量排放浓度低于8%的气体。山西省是煤炭大省,推广低浓度煤矿瓦斯利用是山西省科研人员的职责和使命。 10年来,我和团队成员一直致力于低浓度气体的利用技术攻关,探索“低浓度气体置换、梯级提质利用”的技术路线,取得了很多成果。其中,“艺术我公司研发的“人工沸石分子筛技术”,解决了2%~8%浓度瓦斯的使用问题。低浓度煤矿瓦斯中混有大量空气,稀释了甲烷浓度,成为阻碍其有效利用的重要因素。空气的主要成分是氮气。我们开发的技术可以高效分离甲烷和氮气。这不仅降低了瓦斯浓度/浓度的下限,也使得无法利用的低浓度瓦斯成为可能。分子筛是具有规则孔结构的硅铝酸盐材料,在气体分离领域有着广泛的应用,但传统的沸石分子筛表面往往含有较多的反离子,对氮分子产生额外的吸附作用。它们对于从氮气中“分离”甲烷没有用处。是否可以调整沸石分子筛中硅铝的比例以保留材料更大的甲烷吸附能力?为了实现这一目标,我们重复了2万多次实验,最终研发出了一种可用于甲烷富集的高性能吸附剂。根据浓缩甲烷的浓度,有些可以用来发电,有些可以燃烧。该技术荣获2021年度中国石化工业联合会技术发明奖一等奖。2023年,与学校和企业合作,基于该技术的示范项目在山西省某煤矿公司启动。手术当天,大家兴奋地看到板上甲烷浓度的变化。目前该项目已安全连续运行近两年。该公司计划在今年晚些时候启动第二个煤矿。去年年底,生态环境部和国家市场监管总局联合颁布了新修订的煤矿瓦斯排放标准。我国大幅收紧煤矿瓦斯瓦斯体积浓度排放限值,由30%提高到8%。新标准的出台,有望为我们的技术开辟发展空间,为大规模应用提供更多机会。去年10月,国家能源局发布了促进煤炭与新能源融合发展的指导意见。 “加强煤矿瓦斯集约利用,积极推动发电、供热、净化等瓦斯利用方式发展。”今年,我和我的团队申请了两个国家级项目,重点关注低浓度煤矿瓦斯高效清洁利用。展望“十五五”,我们将持续优化发展低浓度瓦斯净化技术,加快技术推广,保障国家能源安全,为推进煤矿绿色低碳提供科技支撑。 (作者为山西怀柔研究院副院长)(摘自太原技术研究所教授、本刊记者付明利采访)延伸阅读:2024年,山西省累计开采煤层气量突破134亿立方米。煤层气是优质清洁能源和非常规天然气。我国煤层气资源丰富,埋深2000米以下地质资源超过30万亿立方米。煤层气最初是为了保障煤矿安全生产而开发的。但随着开发技术逐渐成熟,煤层气已成为增强我国自主能力的重要补充气源。切实保障天然气安全。山西省早在1990年代初就开始考虑煤层气开发,经过30多年的技术攻关,形成了从采掘、破碎、排水、采收、收集、运输等一系列技术和技术体系。探索“瓦斯开采先行、煤采采采一体”的煤矿瓦斯管理利用模式,形成优质煤、薄煤层、中深层乃至深煤层瓦斯差异化、多类型、多层次的开发格局。 “十四五”期间,山西省加快煤层气增储上产步伐,初步建成清水盆地、鄂尔多斯盆地东端两个国家煤层气产业基地,建成潘庄、郑庄等60亿立方米气田。 2024年,l累计抽采甲烷量山西省煤田蕴藏量达到134.3亿立方米。 (本报记者付明丽编辑)记者注:只有着眼未来,才能稳步前行,在有差距时进入行业,在政策落地前解决问题。采访中,李金平团队积极的态度给记者留下了深刻的印象。科学研究的前瞻从来都不是幻觉,而是基于实际问题的精准决策。李金平先生来自山西,他的科研方向始终与山西能源革命的需求紧密结合。他带领团队不仅解决了低浓度天然气使用的工业难题,还在低碳烯烃分离、绿色氢气制备等前沿领域取得了创新成果。科学研究的前瞻性需要稳定、长期的方法。有效分离甲烷和硝基在罗根的带领下,该团队在七年的时间里进行了 20,000 多次测试并“审查”了 200 多种分子筛结构,然后才确定了合适的材料结构。只有眺望远方,才能迈出坚定的步伐。希望广大科技工作者更好地将学术研究与国家战略需求和时代发展趋势结合起来,为推动产业发展、建设科技强国作出更多贡献。 《人民日记》(2025年11月20日,第07页)
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