礦山科技

納米碳氫燃料制備試驗在國家能源集團取得突破性進展

近日，國家能源集團準能集團納米碳氫燃料制備試驗取得突破性進展，并通過權威機構核心技術論證，打通了研究利用納米碳氫燃料技術推進循環(huán)經濟產業(yè)中的關鍵一環(huán)。

為全力推動減污降碳協同增效，國家能源集團準能集團深刻認識煤炭在能源轉型中的重要作用和職責使命，積極開展煤基特種燃料研究，深入推進煤炭綜合利用與綠色低碳發(fā)展。自2021 年5 月份開展納米碳氫燃料制備等試驗工作以來，通過核心技術攻關，已成功制備出單分散性良好的超細煤粉，取得突破性進展。經浙江大學測試，煤粉平均粒度由最初的1μm 降低到450nm，且煤粉加工效率相較之前提升近10倍。目前，該公司正與中國工程物理研究院合作開展納米碳氫燃料氣態(tài)組分與熱值原位分析研究項目，進一步發(fā)揮納米碳氫燃料附氫賦能優(yōu)勢，推動循環(huán)經濟發(fā)展。

納米碳氫燃料是一種高效、清潔的煤基特種燃料，具有燃燒效率高、污染物排放量低等特點，粒徑尺寸是納米材料的重要指標，對表面活性具有決定性的影響。利用自產煤加工制備的納米碳氫燃料，顆粒度小、表面活性高，灰、硫含量較低，進入鍋爐后燃燒充分、燃盡率高、底渣排放量較低、節(jié)能效果顯著。同時，與先進的循環(huán)流化床技術結合，可實現燃料在850～950℃的低溫環(huán)境下充分燃燒，大大減少了二氧化硫、氮氧化合物及煙塵的排放。納米碳氫燃料相比原煤散燒燃盡率提高到98%以上，相應鍋爐熱效率由燃煤鍋爐提高到90%以上。

國家能源集團準能集團全力推動減污降碳協同增效，深化煤炭清潔高效利用效能，將納米碳氫燃料技術、智能微電網技術與新型儲能技術相結合，發(fā)展“納米碳氫燃料發(fā)電-光伏發(fā)電-電解鋁”產業(yè)體系，建設基于循環(huán)經濟項目的“源網荷儲”一體化和多能互補示范工程，持續(xù)推動該集團綠色低碳轉型發(fā)展，進一步提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，扎實推進煤炭清潔低碳高效利用。

定向長距離密閉取芯 測瓦斯更精準

2021年以來，晉能控股煤業(yè)集團寺河礦著眼于煤礦井下大區(qū)域探測煤層瓦斯含量的現實需求，加快推廣應用井下定向長鉆孔先進鉆探技術與裝備，與多家單位聯合研發(fā)了煤礦井下長距離定點密閉取芯技術裝置。

該礦利用前期施工的近水平本煤層探查定向孔，查明煤芯取樣區(qū)域內煤層起伏變化規(guī)律，完成取樣點和取樣定向孔設計，然后分段進行定向鉆進，確保定向孔沿設計軌跡鉆進至取樣點，再利用該套技術裝置進行取樣鉆進和煤芯保壓采集，直至完成所有取樣點的煤芯采集。利用定向鉆機的優(yōu)勢，一個鉆孔就可以取得多個煤芯，省去了許多工序，大幅提升了鉆孔施工效率。

該技術成功應用后，寺河礦降低掘進成本2300萬元，掘進效率提升了20%。目前，此項技術成果已完成驗收鑒定，達到了國際領先水平。

“常規(guī)的煤芯取樣工藝會存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時間過長等問題，不利于檢測煤層瓦斯含量，還存在交叉作業(yè)、重復作業(yè)等浪費人力物力的情況。由于煤芯暴露時間短，我們只能使用普通鉆機進行施工，最大取樣深度只能達到120m 左右，取樣覆蓋范圍小，且不能測量和控制實際取樣點的具體位置，導致取樣精度低，無法準確進行鉆探工作。”寺河礦抽放管理部副部長唐杰說。

為了解決這一關鍵技術難題，寺河礦的技術人員多次深入井下工作現場，跟蹤每一層煤層的取樣全過程。有時多次取樣結果不理想，他們?yōu)檫_到目標，在井下一待就是十幾個小時。

經過前期的反復考察與多次研究試驗，寺河礦成功研發(fā)了長距離定點密閉取芯技術裝置。將取樣鉆桿送達工作位置后，在水辮與鉆桿連接處投入橡膠球，通過泥漿泵加壓將橡膠球送至投球裝置的球座中，堵塞球座底部的導水孔，再用泥漿泵持續(xù)加壓，讓液壓截斷銷釘并向前運動，聯動關閉取樣內筒的球閥和解吸球閥，實現真正意義上的密閉取樣，確保煤層瓦斯取樣精度。