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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考

2023-12-19



本论文创新点


(1)以煤炭开采及其下游加工利用行业碳减排为分析视角,提出了双碳战略中煤气共采技术发展面临的挑战。

(2)基于现状需求-技术攻关-政策驱动的核心原则,探讨了双碳战略中煤气共采技术发展路径。碳达峰阶段核心任务是实现CH4抽采零排放-CO2低排放,开展瓦斯抽采-利用全周期碳减排关键技术、“CCUS+生态碳汇”全域负碳排放技术攻关;碳中和阶段任务是实现CH4-CO2(近)零碳排放,构建技术可靠-成本低耗-长时安全的碳减排模式,并建立全生命周期煤矿CH4-CO2排放智能监测及动态核算技术体系。

(3)提出了煤矿区“双碳”目标实现的思考与建议:①继续深化“高效精准抽采+全浓度梯级利用”煤矿CH4零排放技术模式;持续攻关“CO2工程封存+生态碳汇”CO2零排放技术体系;③积极探索煤矿“零碳智慧园区”综合解决方案,形成激励和倒逼并重的煤矿碳减排政策支持体系。

题 目



双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考

作 者



李树刚1,2,3,张静非1,2,3,林海飞1,2,3,丁洋1,2,3,白杨1,2,3,周雨璇1,2,3,朱冰1,2,3,戴政1,2,3

单 位


1.西安科技大学 安全科学与工程学院
2.西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室
3.煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心


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摘   要



自提出“双碳”目标以来,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变,能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH4-CO2协同减排。作者在精准分析碳达峰、碳中和阶段煤矿CH4-CO2双重碳减排面临挑战的基础上,明确了双碳战略中煤气共采技术发展需结合现状需求-技术攻关-政策驱动的核心原则,制定了双碳战略中煤气共采技术的发展路径,论述了其中的关键技术问题。碳达峰阶段,CH4减排以排放源管控为基础视角,核心为瓦斯抽采-利用全周期碳减排关键技术,包含瓦斯富集区靶向精准抽采技术、低渗煤层增透及注气驱替增流抽采技术、关闭矿井瓦斯逃逸通道封堵减碳技术、瓦斯富集-提浓-利用一体化技术,目的是大幅提升高浓度瓦斯抽采-利用效率,减少低浓度及通风瓦斯碳排放;CO2减排以“CCUS+生态碳汇”全域负碳排放技术为核心,包含煤层CO2封存、工业固废采空区充填协同CO2地质封存、煤矿碳封存区域土壤-地表-大气异常监测及生态碳汇技术,进一步吸纳烟道气或纯CO2排放。碳中和阶段核心任务是实现CH4-CO2(近)零碳排放,CO2减排应当由技术攻关示范工程转变为规模化应用阶段,并建立全生命周期煤矿CH4-CO2排放智能监测及动态管控技术体系,实现监测管控技术手段与碳排放环节深度匹配、碳排放监测管控云平台与煤矿全局监控系统深度对接。最后对未来煤气共采体系绿色低碳发展提出了自身见解与思考:①继续深化“高效精准抽采+全浓度梯级利用”煤矿CH4零排放技术模式;②持续攻关“CO2工程封存+生态碳汇”CO2零排放技术体系;③积极探索煤矿“零碳智慧园区”综合解决方案,形成激励和倒逼并重的煤矿碳减排政策支持体系。









作者简介





    
李树刚
二级教授
博士生导师

李树刚,博士,二级教授,博导。西安科技大学原副校长,国务院学位委员会第六届矿业工程、第七届安全科学与工程学科评议组成员。系中国职业安全健康协会常务理事,国家安全生产应急专家组成员,教育部高等学校安全科学与工程类专业教指委委员,世界矿山通风大会执委会主席兼大中华区执委,煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心主任,《西安科技大学学报》副主编,《煤炭科学技术》《采矿与安全工程学报》《煤田地质与勘探》《中国安全科学学报》等杂志编委。国家级教学人才入选者,百千万人才工程国家级人选,国家有突出贡献中青年专家,陕西省特支计划教学名师,陕西省师德标兵,享受国务院政府特殊津贴。主持国家自然科学基金科学基金重点项目、仪器专项、面上项目等国家级项目7项,省部级项目10余项,企业合作项目30余项,获国家科技进步二等奖1项,国家级教学成果二等奖2项,省部级一等奖、二等奖20余项。以第一/通讯作者发表学术论文150余篇,被SCI、EI等收录近百篇,获国家发明专利30余项。出版《煤与甲烷共采学导论》等专著5部,主编《灾害学》、《安全科学原理》等教材11部。




研究方向




矿井瓦斯灾害防治、二氧化碳安全封存理论及技术

主要成果




长期深入煤矿生产一线,从事煤矿瓦斯灾害防治及二氧化碳安全封存理论及技术的教学与科研工作。在综放开采围岩活动及瓦斯运移耦合力学形态、瓦斯精准抽采等方向开展了创造性研究,揭示了煤层开采卸压瓦斯运储时空分域演化机理,提出卸压瓦斯运移通道、储集区域的精准分域导流抽采关键技术,形成了基于采动裂隙椭抛带的煤与甲烷安全共采理论与技术体系;同时针对煤矿CH4-CO2协同减排及煤矿采空区CO2吸储基础理论开展了大量研究,构建了以煤矿CH4-CO2近零碳排放为核心的全生命周期煤气共采技术体系构想,提出了CO2煤矿采空区吸储与植被固碳理念;进一步探索了采空区残留煤岩体分布规律和覆岩裂隙网络形态,建立了煤矿采空区温度与应力条件下CO2注入煤岩体吸附-解吸-应力应变效应实验模拟方法体系,构建了煤矿采空区残留煤体吸储CO2能力模型及采空区地表CO2长时间释放模型。


引用格式




李树刚,张静非,林海飞,等.双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考[J/OL].煤炭科学技术:1-16[2023-12-18].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20231215.1658.002.html.



拓展阅读


 

李树刚教授团队成果专辑

(发表于《煤炭科学技术》)


END

责任编辑:宫在芹

设计排版:冯春晖

审       核常   琛

  责任编辑:宫在芹
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