碳新篇：女性科学家的能源探索专辑_中国煤炭行业知识服务平台

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碳新篇：女性科学家的能源探索专辑

来源：中国煤炭行业知识服务平台

近些年，“她力量”已撑起科研“半边天”，在煤炭领域做出卓越贡献的女性科学家们，她们的力量为学术领域的海洋激起的不平凡的浪花，于期刊发展的道路上也在贡献自己的力量。

煤炭行业知识服务平台聚焦煤炭行业中的女性科学家，盘点2022—2025年部分女科学家的论文。

行业视野: 其他
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接菌对根土复合体抗剪拉作用机理及其矿山生态修复潜力

作者(Author)：毕银丽, 罗睿, 柯增鸣, 薛超

摘要：煤炭开采形成了露天排土场和井工沉陷地，改变了原始地貌和生态。露天排土场边坡不稳易水土流失造成滑坡剪切植被根系，井工沉陷致使地裂缝发育拉伤植物根系，因而矿山生态修复的关键之一是增强植物对剪切或拉伤的抗逆性。微生物复垦具有改善土壤理化性状、促进植物根系发育和抗逆境等功能，接菌对根土复合体抗剪切和拉伤的作用对于揭示其矿山生态修复机理具有重要的生态意义。人工修复种植植物，植物根系与土壤形成根土复合体，可大大增加土体的抗剪强度，增强浅层土体的稳定性，有效降低矿区露天排土场边坡水土流失和沉陷地裂缝拉伤根系，但微生物复垦对根土复合体性能的影响目前还缺乏深入研究。丛枝菌根真菌（AMF）和深色有隔内生真菌(DSE)两种微生物在根际普遍存在，其与根系形成的菌根共生体与根际土壤粘结在一起成为根菌土复合体，在其抗剪切作用机理和影响因素目前研究较少，本文针对矿区接种微生物对根土复合体抗剪性能的影响因素、作用机理及其在煤矿区生态修复潜力进行综述。同时结合试验数据分析得出，联合接种AMF和DSE植物地下生物量、土壤粘聚力、根土复合土体的抗剪强度均显著高于单一接种处理，微生物复垦技术不仅提高人工修复植被成活率和抗逆境作用，还可增强抗剪切或抗拉伤等力学特性，对于矿区生态修复具有重要的潜在利用价值和功能。

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煤炭科学技术

2023年第01期

216

231
深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析

作者(Author)：刘淑琴, 刘欢, 纪雨彤, 郭巍

摘要：创新煤炭开发利用技术以降低煤炭从生产到利用全生命周期内的碳排放，是符合我国能源禀赋特点的煤基清洁能源路线。地下气化是深部煤炭原位开采的潜力方式之一，耦合CCS/CCUS(碳捕集与封存/碳捕集、利用及封存)的深部煤炭地下气化制氢技术路线不仅可以利用丰富的深部煤炭资源，而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于世界上唯一的千米级深部煤炭地下气化试验数据，结合Aspen Plus过程模拟，开展了深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析。与商业化的Lurgi煤炭地面气化制氢路线作对比，利用生命周期评价方法建立了2种工艺的全生命周期碳排放计算模型，比较了2种制氢路线的生命周期碳排放。评估了深部煤炭地下气化制氢的CCS/CCUS路径及碳减排潜力。研究结果表明，在氢气生产能力为12亿Nm3/a情形下，深部煤炭地下气化制氢和Lurgi煤炭地面气化制氢生命周期内的碳排放分别为3.29×106 t CO2-eq (当量二氧化碳)和3.93×106 t CO2-eq，其中以废气形式直接排放进入大气的二氧化碳量分别为2.09×106 t和2.24×106 t。在氢气生产阶段的主要碳排放源为废气，包括酸性气体脱除单元排出的废气和甲烷重整单元排出的烟气。深部煤炭地下气化制氢工艺所带来的高甲烷含量特征导致生产1 kg氢气时，甲烷重整单元烟气贡献的CO2排放量达到8.84 kg。间接排放方面，由于深部煤炭地下气化直接采用液态水作为气化剂而不需要消耗外界蒸汽，因此蒸汽消耗带来的碳排放低于地面气化。Lurgi煤炭地面气化上游包含煤炭采选及煤炭运输阶段，尽管这两阶段的碳排放占比只有6.7%，但仍然会带来2.63×105 t CO2-eq的碳排放。若深部煤炭地下气化空腔在地质安全风险评估的前提下用于CO2地质储存，储存量可以达到CO2排放总量的61.8%，若再配套47万t/a的尿素装置，即可有效利用其余的CO2，形成近零排放的深部煤炭地下气化制氢及尿素联产技术路线。研究结果为深部煤炭地下气化制氢提供了碳排放定量评价的科学依据。

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煤炭科学技术

2023年第01期

362

350
煤泥絮凝过程聚并-破碎效率研究

作者(Author)：段家奇, 叶贵川, 樊玉萍, 马晓敏, 董宪姝

摘要：为了揭示流体剪切对微细煤泥絮凝过程破碎-聚并效率的影响规律，在不同剪切速率和搅拌桨离地高度条件下进行煤泥絮凝试验，并采用聚焦光束反射测量仪实时测定絮凝过程中絮团尺寸变化情况，以絮团平均粒径增长率间接反映絮凝过程聚并-破碎效率。研究结果表明：絮团平均粒径增长率可以反映煤泥颗粒絮凝过程的聚并-破碎效率，依据增长率的变化情况，煤泥絮凝过程可分为聚并阶段、破碎阶段和亚稳定阶段；剪切速率对煤泥絮凝行为有显著影响，在G<35.89s-1时增大剪切速率，有利于聚并效率和亚稳定阶段时絮团平均粒径的增加；但过高的剪切速率(G>53.83s-1)将产生较高的湍流耗散率，使絮团破碎效率增大；搅拌桨离地高度对煤泥的絮凝行为有一定影响，在h/H<1/3时，适当增加搅拌桨离底高度有益于煤泥颗粒生成更大的絮团。

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煤炭工程

2023年第01期

70

75
基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

作者(Author)：侯运炳, 张弘, 毛善君, 孙振明, 李梅, 陈华州

摘要：采煤机使用“记忆截割”技术割煤时，需要进行人工领刀，且对煤层赋存条件要求较高，当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化，在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念，设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式，利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型，而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划，并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合，提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法，实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制，以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口，以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议，实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明，采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层，采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线，节约资源，提高生产效率。

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矿业科学学报

2023年第01期

163

218
面向低碳环保的生活垃圾能源化技术进展与应用

作者(Author)：陈冠益, 陈欣, 颜蓓蓓, 李健, 陶俊宇, 孙昱楠, 周生权

摘要：生活垃圾的清洁处理关乎环境保护、循环经济发展和民生福祉。现有的生活垃圾处理技术主要包括:填埋、焚烧、热解、气化、水热、(好氧)堆肥、(厌氧)消化/ 发酵等。我国生活垃圾清运量以及社会对清洁能源的需求与日俱增,生活垃圾的环境污染属性与能量迁移转化高度相关,因此生活垃圾能源化技术的发展与应用备受关注。在双碳目标下,生活垃圾能源化技术应倡导绿色、环保、低碳。既要实现生活垃圾的高效利用,又要加快降低碳排放步伐,引导创新绿色技术。本文简述了生活垃圾能源化技术分类及特征,以及主要技术的研究与应用进展,并对能源化技术的低碳环保化发展机遇与挑战进行了分析,最后展望了垃圾分类、人工智能技术、绿氢技术对生活垃圾能源化处理与绿色低碳化发展的重要作用。本文从能源转化与减污降碳的角度展开分析,为生活垃圾能源化处理技术的发展提供指导。

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能源环境保护

2023年第01期

378

269
接种微生物对采矿伴生黏土中植物生长的影响

作者(Author)：黄剑威, 宋子恒, 毕银丽, 杨惠惠, 张延旭

摘要：东部草原露天矿区排土场表土贫瘠、土壤稀缺，如何利用微生物方法提高采矿伴生黏土中养分的有效性，解决当地排土场表土不足的问题成为研究重点。以玉米为供试植物，以矿区采矿伴生黏土为土壤基质，通过盆栽模拟试验研究了在土壤灭菌条件下接种丛枝菌根真菌(AMF)、解磷细菌(PSB)及其二者组合(AMF+PSB)对采矿伴生黏土中玉米生长及土壤性状影响。结果表明：单接AMF处理、AMF+PSB处理能够显著促进玉米的生长发育，AMF处理、AMF+PSB处理、PSB处理地上生物量较对照分别提高11.9%,11.4%,0.04%,地下生物量分别提高34.3%,32.8%,1.4%,单独接种PSB对玉米生长促进作用不明显。AMF处理和AMF+PSB处理显著提高植物叶片SPAD值、净光合速率、株高，并显著促进磷元素的吸收；同时接种AMF,AMF+PSB处理显著增加根尖数、总根长、根表面积、根体积，有效增加土壤酶活性和土壤团聚体数量，而解磷细菌在纯黏土环境下改良效果较差。丛枝菌根真菌显著影响玉米的生长并促进黏土基质的改良，适合作为采矿伴生黏土的微生物改良剂应用于露天矿排土场。

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西安科技大学学报

2022年第06期

142

120
涌水条件下的上向穿层钻孔瓦斯测压修正方法

作者(Author)：张蒙蒙, 周洋, 舒龙勇, 李宏艳, 刘学, 崔聪

摘要：为了探究涌水条件下的上向穿层钻孔孔内水对煤层瓦斯压力测定结果的影响，基于两堵一注水泥砂浆封孔工艺能够很好地封堵上向钻孔中煤层底板的岩石裂隙段，提出了一种向煤层顶板岩层中在打一上向穿层钻孔测煤层顶板的纯水压力，并根据顶板水压大小和伯努利方程对煤层瓦斯压力测压结果进行修正的方法。通过对上向穿层钻孔周围煤体水压力和瓦斯压力分布规律以及煤体周围瓦斯的运移规律进行分析，结合现场实测瓦斯压力数据，得出涌水条件下的上向穿层钻孔测压结果主要受煤层瓦斯压力和顶板水压力影响，根据此规律采用测顶板水压的方法剔除钻孔内水压和顶板水压对测压结果的影响，从而得到真实的煤层瓦斯压力。在界沟煤矿7-1煤层进行现场试验，并根据该钻孔水压修正公式修正的瓦斯压力与实测真实的煤层瓦斯压力对比分析，两者绝对误差小于0.03 MPa,验证了该修正公式的可靠性，对类似涌水条件下的煤层瓦斯压力测定具有一定的借鉴作用。

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陕西煤炭

2022年第06期

158

67
CaO-Ca3Al2O6@Ni-SiO2复合催化剂制备及制氢性能

作者(Author)：许凯, 刘璐, 荆洁颖, 冯杰, 李文英

摘要：吸附强化CH4/H2O重整制氢技术通过原位移除反应产生的CO2实现一步法制备高浓度H2,但该技术常用复合催化剂中的吸附组分CaO在吸脱附CO2时的体积变化会造成复合催化剂结构的坍塌,同时活性组分Ni也被反应生成的CaCO3包埋,造成催化和吸附性能的下降,严重影响制取H2的浓度。本研究利用阳离子表面活性剂辅助刻蚀的机理采用自模板法制备了CaO-Ca3Al2O6@Ni-SiO2复合催化剂。在吸附强化CH4/H2O重整制氢实验中,该复合催化剂制氢浓度达到99.6%,且10次循环后制氢浓度为97.3%,其高活性高稳定性归因于复合催化剂中的吸附组分CaO-Ca3Al2O6在反应-再生循环过程中体积反复膨胀收缩的过程均在SiO2空腔内进行,不会造成复合催化剂结构的坍塌,同时复合催化剂制备过程中采用SiO2包覆活性组分Ni防止了其在脱碳再生过程中团聚失活,但结构表征发现,复合催化剂的催化组分中仅有一部分是以Ni为核、SiO2为壳的核壳结构,还存在部分Ni直接负载在壳层SiO2上,这是导致10次循环反应中CH4转化率从99.5%降至91.8%的原因。

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燃料化学学报

2022年第12期

221

78