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富油煤原位热解技术研究现状及进展
我国石油和天然气资源总量相对较低,人均石油和天然气资源占有量约为世界平均水平的1/15,2020年原油对外依存度为73.5%,天然气对外依存度为43.2%,能源供给安全成为制约经济发展的重要影响因素。我国能源结构呈现“缺油、少气、相对富煤”的资源禀赋特征,短期内煤炭仍将作为我国的主体能源。我国低阶煤约占煤炭储量的50%以上,富油煤主要赋存于中低变质煤中,富含较多的可生成油气产物的富氢结构,是一种煤基油气资源,在500~700 ℃热解时所得焦油产率介于7%~12%。
王双明等提出按照优先生产油气的原则开发利用富油煤资源,通过热解将高碳含量的煤转化为碳含量较低、热值较高的合成气或液体燃料,将实现富油煤从燃料向“燃料+原料”的转化。煤炭在应对能源危机的同时,也面临着“碳达峰、碳中和”目标要求下清洁高效低碳利用的重大挑战。赵阳升等提出了原位改性流体化采矿方法,即采用物理或化学的方法在原位对矿物进行流体化,实现清洁开采的目的。葛世荣等提出煤炭地下原位热解技术方案,将热量导入地下使煤炭受热生成液态和气态有机质。富油煤地下原位热解可缓解我国能源安全,且可实现煤炭的绿色低碳化开采。
国内外学者对煤热解技术开展了大量研究工作,但富油煤原位热解技术近年来随着能源安全问题的逐渐凸显而受到了越来越多的关注,目前主要处于概念性提出和实验室研究阶段,已知仅有陕西煤田地质集团有限公司联合西安交通大学等单位在开展富油煤原位热解先导性试验过程中。因此,目前尚未有关于富油煤原位热解技术研究现状的相关总结分析。在完成对大量研究资料的收集整理后,笔者结合本团队已经开展的部分研究工作,对富油煤的煤质特性及分布特性、原位热解加热方式、余热利用、储层压裂以及地下体系封闭技术等方面进行了概述,重点分析了不同原位加热技术的特点以及目前所面临的技术难点,为富油煤原位热解过程的高效加热及热能利用提供一定的理论参考,有望推动富油煤原位热解技术的进一步研发与应用。
图 1 地下原位热处理概念示意
图 2 富油煤井工式原位热解工艺示意
图 3 富油煤钻孔式原位热解工艺示意
图 4 多煤层原位协同热解共采
图 5 传导加热技术示意
图 6 对流加热技术示意
图 7 辐射加热技术示意
图 8 TSA技术
图 9 原位气化与热解一体化示意
图 10 原位气化−热解−余热利用一体化示意
图 11 气驱止水系统
王苗,女,1988年4月26日生,陕西渭南人,西安交通大学城市学院教师,副教授,入选西安交通大学城市学院腾飞人才,西安交通大学在职博士。
研究方向
富油煤原位热解技术、直接空气碳捕集技术
主要成果
致力于能源化工过程优化的相关研究,聚焦富油煤原位热解提质、直接空气碳捕集利用方向。曾发表学术论文7篇,主持市厅级科研项目1项。
来源:
王苗,王长安,宁星,等. 富油煤原位热解技术研究现状及进展[J]. 煤炭学报,2024,49(9):3969−3984.
WANG Miao,WANG Chang’an,NING Xing,et al. Research progress of in-situ pyrolysis technology for tar-rich coal[J]. Journal of China Coal Society,2024,49(9):3969−3984.
责编丨钱小静
编辑丨李莎
审核丨郭晓炜