中国科学院院士陈俊武   烧煤会产生很多问题,现在全国各地出现雾霾天气,很多人归结于烧煤,当然还有汽车尾气排放。如何解决烧煤产生的问题?
  陈俊武:烧煤的确会产生很多问题,但富煤、少油的自然禀赋又注定我国不能不让人烧煤。事实上煤发电是可行的,但是需要脱硫、脱销、回收排放的二氧化碳、处理污染。煤的清洁燃烧在国外是一个很早的课题。
  煤化工就是煤清洁化的重要手段?
  陈俊武:我国煤的用量很大,其中直接燃烧占到十分之九;煤化工用量很少,只有十分之一。煤化工又分为传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工是煤制成化肥、煤焦化后做成电石、乙炔;新型煤化工则是煤制成甲醇(一碳化工),然后以甲醇为中心和起点,做成二碳化工乙烯、三碳化工丙烯,然后制成更多产品。传统煤化工国内已经有很多项目,产品质量不佳、效益不好、环保也有问题。传统煤化工正在向新型煤化工过渡。新型煤化工目前投资很大、规模很小、有的工艺还不成熟,工艺成熟的也就有MTO、MTP。可以说,新型煤化工还在起步阶段,虽然方案很多,但都处在实验阶段,大量推广的不多。
  我国的煤化工技术在国际上居于什么水平?
  陈俊武:我们近十几年来才开始重点开发新型煤化工,以前都是传统煤化工,或者引进一些国外技术,没有自己的东西。但是新型煤化工这些年在中国搞得不错。我们做了很多研究、建设了很多装置,有的装置规模还比较大。中国这方面发展很好,国外并没有这些,因为他们多是用天然气。天然气很简单,甲烷很容易就可以变成很多东西。新型煤化工则很复杂,人家不需要过多研究,我们则因为自然禀赋的问题必须研究。
  既然煤化工是我国能源替代的一个重要方向,为什么国家现在严格限制煤化工项目上马?
  陈俊武:中国人习惯于盲目竞争。现在煤多了,国家要限制发展、减产能。一些煤炭老板、煤炭企业把煤矿关了可惜,想为煤炭找一条出路。一听说有煤化工,觉得把煤炭变成煤化工原料,需要削减的产能就可以不用削减,可以解决燃眉之急。煤炭老板因为只是要处理自己的煤炭资源,对化工市场不了解,所以往往随便找个煤化工项目,但市场不是这么简单。刚开始中国市场比较粗放,煤化工产品甚至石油产品没有那么多,只要生产出来就可以用,品种、牌号都不需要太讲究。现在市场过剩,煤化工产品需要提高档次,企业需要建设一系列工艺装置和环保设施,还得考虑产品怎么升级,不能是初级的聚烯烃。煤炭老板就无能为力了,也拿不出那么多钱来。
  现在煤化工产品大多是大路货、市场竞争又比较无序,那么应该怎么推动煤化工发展?
  陈俊武:现在我们先要把技术搞起来,做战略性的技术储备,不是马上就用。现在很多人认为,搞了煤化工技术就能卖出去、就能建厂,就可大量推广。这不是我们的初衷。如煤制油技术,虽然现在成本很高,但必须得储备有这个技术。万一打仗,我国石油资源只能解决自己需求的30%,需要煤制油作为国家战略性能源替代。
  煤化工技术如煤制油虽然目前是作为储备技术而存在,但有没有可能在某一天取得突破,变得比较经济,从而大量推广应用?
  陈俊武:这个不是太容易。虽然我们的技术在不断进步,但是国际上以煤炭为原料开展煤化工利用的国家很有限,已经不大搞煤化工研究。只有中国一家为了我们的禀赋资源在研究,所以竞争的程度不够,成本很高。
  是不是说,因为没有竞争也没有可以学习借鉴的国际同行,所以我们的煤化工技术提高难度很大?
  陈俊武:不完全是这个原因,还有一个怎么算账的问题。煤化工一般是把固体变成气体然后变成液体,固体不能直接变成液体。煤直接制油虽然很时髦,但难度很大。国外搞了很多年也没有多大成果。我国现在煤制油直接液化做的比较好的代表是神华集团。
  2008年12月31日,神华集团鄂尔多斯煤直接液化示范工程第一条百万吨级生产线,打通全部生产流程,顺利实现产出合格的柴油和石脑油,使我国成为世界上第一个掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。
  神华集团原计划一开始建设3条生产线,规模达到300万吨/年,评估后上的第1条生产线(年产100万吨油品)投资就超过了100亿元,远大于炼油厂的投资。当时我国的炼油厂也就是几百万吨/年。我当时审批神华煤制油项目时就提出来,‘那么大规模是浪费国家资源,因为风险很大’。以石油催化裂化来说,我们也是从60万、120万到200万、300万开始的,再缩小也可以到十几万、几万吨。这个放大就是一个过程。现在他们建了一条生产线,形成100万吨/年的生产能力,掌握了技术,运行还可以。当然,成本还是高,还不可能大量推广。
  中国工程院院士谢和平   煤炭行业应该朝着什么方向转型升级?
  谢和平:转型转什么?要在本行业优势特色发展基础上,转向能源、资源、环境、材料、高科技技术等相关有潜力、有前景的新兴产业。转型需要创新引领,包括发展多元清洁能源体系,如果转型仍停留在低端领域,即便转型也难逃被淘汰的命运。升级更要高端起步,树立安全、高效、清洁、低碳的观念。其实,煤炭也可以成为清洁能源,煤炭应该朝着清洁利用方向努力升级,这也正是煤炭工业“十三五”规划所强调的。
  怎样才能实现转型升级?
  谢和平:转型首先应将矿区资源环境条件全面开发。相对城市的寸土寸金,矿区一般都有足够大的地盘,完全可以将矿区打造成新的现代农业产区、科技创新中心、双创科技城等。其次,应考虑怎样将本省资源环境条件充分利用,不仅是煤炭,页岩气等资源都可以争取“收入囊中”进行开发利用。在此基础上,努力争取全国、全球资源条件,这样才能走出去。此外,要从过去我们“只能干什么”转变到“能干什么”,积极谋划高科技前沿领域。
  升级也应从四个方面着手。实现技术水平高端化,机械化、智能化、尽量减少人员作业是必然趋势,开采应做到低生态损坏,利用要实现洁净、低碳、低排放,争取有利地位。目前,很多煤企的矿井水平相当,都有采掘队、通风组等,但没有特别精尖的队伍,如果进行专业作业体系改革,实现技术管理专业队化,就可以如同农村承包制一样,插秧、收割等各尽其职,哪个矿需要去哪里,不断提高专业水平。同时,煤炭行业的很多技术装备是可以拓展的,通过技术装备功能化,可将煤炭装备扩展到其它领域使用。另外,煤矿不仅拥有煤田,整个矿区的所有条件都可供开发利用,如果将所有资源很好利用,可以实现洁净能源基地多元化,形成风、光、水、电、热、气一体化洁净能源体系。
  为什么煤炭革命是必然的?
  谢和平:国际能源大趋势要求煤炭必须革命,整个能源格局在变化,当前全球形成了煤炭、石油、天然气、“无碳”能源平分天下的新格局。由于化石能源的碳排放和污染问题还没有很好解决,因此在能源消费总量中的占比逐步下降,全球煤炭也从主要能源变成重要部分。对国内而言也是如此,我国开始进入化石能源比重下降、“无碳”能源比重上升的结构清洁化的能源调整期。雾霾加大了政府压力,煤炭如果不变革,不变成清洁能源,不解决排放问题,即使价格便宜也不能被社会普遍接受。
  不可否认,目前煤矿开发利用方式仍然较为粗放,但这并不是说我们没有技术和水平,相当程度上是因为粗放已成为习惯,全行业没有提高认识和提高标准。同时需要强调的是,中国经济社会发展还需要煤炭保持适度增长,在相当长一段时间内,我国还将保持以煤为主的格局,只不过比例会下降。另外,能源革命和“创新、协调、绿色、开发、共享”五大发展理念也倒逼煤炭行业必须主动革命。
  总之,煤炭革命已具备现实可行性——煤炭是最经济最可靠的主体能源这个国情没有变;煤炭绿色开发和超低排放已具备技术基础,煤炭可以实现绿色开发、洁净利用,且技术经济可行。
  在您看来,煤炭革命应该达到什么目标?
  谢和平:应该实现两个目标:煤炭本身变成清洁能源,开发是绿色的、利用是清洁的,实现高效智能和可持续开发;以煤为基础,矿区本身变成集光、风、电、热、气多元协同的清洁能源基地,不只是煤炭这一单一的能源品种。我们希望30年后的煤炭工业可以实现近零生态损坏的绿色开采、近零排放的低碳利用,并形成多元协同的清洁能源基地,真正实现采掘智能化、井下无人化、地下电气化。
  为实现该目标应如何谋划?
  谢和平:目前,煤炭行业处于最困难的时期,但煤炭消费量的减少与我国经济进入新常态有直接关系。其实不仅是煤炭,其它所有能源品种均出现需求弹性减少的趋势,风电、水电等清洁能源同样出现了限电现象,煤炭处于困境不是孤立的。我国经济正处于换档调速期,但调速不等于降速,去产能不等于不要产能,困境不等于绝境。这就需要我们清晰认识到:去产能是指去落后产能,最关键的是发展科学产能,要制定标准来倒逼科学产能;煤炭行业的转型升级是挑战,更是机遇,需要变被动为主动。
  其实煤炭是个宝,关键是要谋划好,因此,我认为煤炭人应该有煤炭梦,绘制一个煤炭革命的蓝图。我初步划分了三个阶段,2020-2030年进入少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代,2030-2040年进入无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代,2040-2050年进入地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。实现这个蓝图需要绿色生态开发、清洁低碳利用、多元协同发展等发展战略来支撑,也需要政府能给予政策支持,提供环境保障。
  进行煤炭革命最核心的问题是什么?
  谢和平:最关键的是构建全产业链的煤炭革命倒逼机制,来实现煤炭革命的目的和要求。这需要依靠政府、国家、行业以及企业的自我约束,来加快并实现煤炭行业的转型升级、结构调整和转变发展方式,使煤炭行业从挖煤、供煤的初级阶段发展为供应清洁优质能源全产业链的高级阶段。
  具体而言,可以通过科学产能倒逼煤炭科学开采的技术革命,通过超低排放和低碳循环发展倒逼煤炭清洁利用的技术革命,以多元开放协同清洁能源倒逼煤基多元清洁能源基地的技术革命,以建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系倒逼煤炭结构调整、转型发展的技术革命。
  您提到了全产业链,进行全产业链煤炭革命技术的重点方向是什么?
  谢和平:煤炭行业必须有观念、理念的变革,技术保障也很重要。根据我们的研究规划,煤炭工业3.0时代,将发展深部煤矿基于“应力场-裂隙场-渗流场-湿度场”融合的地质保障技术等8项煤炭开发技术,以及低阶煤分级分质利用等6项煤炭利用技术,形成超低生态损害与超低排放的机械化、信息化煤炭开发利用体系。煤炭工业4.0时代,进行“深部”与“采动力学”基础科学原理与理论探索等9项煤炭开发研究,以及高参数燃煤发电、新型煤炭气化、新型燃烧脱碳3项煤炭利用技术,形成近零生态损害与近零排放的智能化、多元煤炭开发利用体系。进入煤炭工业5.0时代,发展深部复杂矿井可视化智能探测技术等6项煤炭开发理论与技术,在煤炭利用方面,发展煤炭地下气化与煤制油联产、煤炭与瓦斯喷燃爆炸发电、低碳及近零排放新理论与技术等3项研究,形成煤基多元、开放、协同、绿色开发利用的清洁能源基地。
  我国的煤矿资源并未利用充分,煤炭行业应如何出新?
  谢和平:煤炭行业有这样一个特点,就是地下空间永远保持着,只是一直没有利用而已。如果从开始采煤时就把巷道设计成永久性的,那么在采完煤后煤矿甚至能变成一座地下城市。
  不妨大胆想象,将这种永久性巷道用来开发地下房地产,如果做好模拟阳光、生态植被、地热转换与空气循环系统、地下清洁能源抽水储能及水电系统、地下水库、地下瀑布生态景观等,为何不能成为经济适用房积聚处?此外,参照德国鲁尔,建设地下疗养院、地下空间站等也未尝不可。
  目前我国不少煤矿开采完煤后,巨大的巷道空间都空着,没有利用起来。水电站选址首先考虑要有很大的水位落差,不具备条件的还要创造条件。而煤矿千米深井不在少数,煤炭开采出来,落差就在那里,如果把地下水从负1000米提升至负200米,那已经是800米的落差,理想状态下完全可以用地下水来发电。如果还能建成小型蓄电站,就既可以形成地下水循环,又能进行储能了。
  虽然这些想法看来是“异想天开”,可行性还有待考证和研究,但不失为煤炭行业发展方向的一个参照。
  中国科学院院士何满潮   煤炭开采:从110工法、N00工法到自动化、智能化、无人化
 110工法、N00工法是我国矿业技术变革的第三次探索。110工法把采煤与掘进两套工序初步统一起来,使每个采煤工作面少掘进一条回采巷道,实现了无煤柱开采。N00工法在110工法的基础上,把采煤与掘进两套工序彻底统一起来,由掘进一条回采巷道变为不需要掘进回采巷道。
  “煤炭开采向深部进军,不能老用增加人的手段来实现高产。”何满潮说,N00工法已实现采、掘、运、切、支、护一体化,未来可朝着煤炭开采自动化、智能化、无人化的方向迈进。
  N00工法对应的采煤机、刮板输送机等成套装备与传统采煤机、刮板输送机等煤机装备有很大不同。目前,N00工法配套的工作面整套装备的专利都掌握在中国人手中。这为我国煤矿大面积推广N00工法提供了可能,也为未来出口N00工法的配套技术奠定了基础。
  如果我国所有煤矿都装备了N00工法配套的工作面整套装备,煤炭行业就有可能实现“中国制造2025”的目标。
  煤炭燃烧:由热化学过程变为热物理过程  煤炭污染主要是由直接烧煤造成的,而挖煤造成的污染只是一小部分。未来煤炭洁净利用的关键在于,将煤炭燃烧过程由热化学过程变为热物理过程。
  目前,煤炭燃烧的热化学过程还没有办法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出来。如果将煤炭燃烧过程变为热物理过程,那么就可以通过沉淀等其他方法将煤中的硫、砷等有毒、有害元素彻底提取出来。
  未来,人类可以将深部煤矿地热资源与煤炭燃烧的热物理过程结合起来,实现治理深部煤矿热害、开发地热资源、煤炭洁净燃烧的统一。这将是我们今后的研究方向。
  采煤造成的地下空间:储存油气资源、CO2、核废料等,帮助风电调峰  粗略估计,我国开采煤炭造成的地下空间有数十亿立方米。这数十亿立方米的地下空间有多少可供利用,目前还不太清楚,有待深入研究。未来,这数十亿立方米中的可供利用空间加以相应的专业化改选后,可作为储存油气资源、CO?、核废料等的场所。这对保障石油供给、减轻温室效应和减少核废料污染至关重要。通过利用废弃煤矿的地下空间,可能使废弃矿井焕发生机。
  目前,我国风电开工率不足60%。未来,人类可以通过利用开采煤炭造成的地下空间帮助风电调峰。
  “人类通过在条件合适的煤矿建设风电调峰电站,利用煤矿第一水平与其他水平之间的数百米高差,在电力充足时,将低水平的水抽到第一水平,以备缺电时发电;在电力短缺时,将抽到第一水平的水流向低水平,推动水力发电机运转,实现发电。”何满潮说。
  煤系共伴生资源:将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源  未来将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源,势在必行。
  长期以来,我国煤系共伴生资源有相当一部分被白白烧掉或废弃,造成了资源的巨大浪费。未来,可考虑将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,利用煤炭燃烧的热物理过程与选矿的统一,在电厂实现高效开发煤系共伴生资源。

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煤文化.CoalCulture.

一、中国科学院院士陈俊武:

 

传播时代声音,服务中国煤炭百千万人!

煤化工技术是作为储备技术而存在,

图片 3中国科学院院士陈俊武

大量推广应用很难

中国石油石化报

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烧煤会产生很多问题,现在全国各地出现雾霾天气,很多人归结于烧煤,当然还有汽车尾气排放。如何解决烧煤产生的问题?

中国科学院院士陈俊武

陈俊武:烧煤的确会产生很多问题,但富煤、少油的自然禀赋又注定我国不能不让人烧煤。事实上煤发电是可行的,但是需要脱硫、脱销、回收排放的二氧化碳、处理污染。煤的清洁燃烧在国外是一个很早的课题。

烧煤会产生很多问题,现在全国各地出现雾霾天气,很多人归结于烧煤,当然还有汽车尾气排放。如何解决烧煤产生的问题?

煤化工就是煤清洁化的重要手段?

陈俊武:烧煤的确会产生很多问题,但富煤、少油的自然禀赋又注定我国不能不让人烧煤。事实上煤发电是可行的,但是需要脱硫、脱销、回收排放的二氧化碳、处理污染。煤的清洁燃烧在国外是一个很早的课题。

陈俊武:我国煤的用量很大,其中直接燃烧占到十分之九;煤化工用量很少,只有十分之一。煤化工又分为传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工是煤制成化肥、煤焦化后做成电石、乙炔;新型煤化工则是煤制成甲醇(一碳化工),然后以甲醇为中心和起点,做成二碳化工乙烯、三碳化工丙烯,然后制成更多产品。传统煤化工国内已经有很多项目,产品质量不佳、效益不好、环保也有问题。传统煤化工正在向新型煤化工过渡。新型煤化工目前投资很大、规模很小、有的工艺还不成熟,工艺成熟的也就有MTO、MTP。可以说,新型煤化工还在起步阶段,虽然方案很多,但都处在实验阶段,大量推广的不多。

煤化工就是煤清洁化的重要手段?

我国的煤化工技术在国际上居于什么水平?

陈俊武:我国煤的用量很大,其中直接燃烧占到十分之九;煤化工用量很少,只有十分之一。煤化工又分为传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工是煤制成化肥、煤焦化后做成电石、乙炔;新型煤化工则是煤制成甲醇(一碳化工),然后以甲醇为中心和起点,做成二碳化工乙烯、三碳化工丙烯,然后制成更多产品。传统煤化工国内已经有很多项目,产品质量不佳、效益不好、环保也有问题。传统煤化工正在向新型煤化工过渡。新型煤化工目前投资很大、规模很小、有的工艺还不成熟,工艺成熟的也就有MTO、MTP。可以说,新型煤化工还在起步阶段,虽然方案很多,但都处在实验阶段,大量推广的不多。

陈俊武:我们近十几年来才开始重点开发新型煤化工,以前都是传统煤化工,或者引进一些国外技术,没有自己的东西。但是新型煤化工这些年在中国搞得不错。我们做了很多研究、建设了很多装置,有的装置规模还比较大。中国这方面发展很好,国外并没有这些,因为他们多是用天然气。天然气很简单,甲烷很容易就可以变成很多东西。新型煤化工则很复杂,人家不需要过多研究,我们则因为自然禀赋的问题必须研究。

我国的煤化工技术在国际上居于什么水平?

既然煤化工是我国能源替代的一个重要方向,为什么国家现在严格限制煤化工项目上马?

陈俊武:我们近十几年来才开始重点开发新型煤化工,以前都是传统煤化工,或者引进一些国外技术,没有自己的东西。但是新型煤化工这些年在中国搞得不错。我们做了很多研究、建设了很多装置,有的装置规模还比较大。中国这方面发展很好,国外并没有这些,因为他们多是用天然气。天然气很简单,甲烷很容易就可以变成很多东西。新型煤化工则很复杂,人家不需要过多研究,我们则因为自然禀赋的问题必须研究。

陈俊武:中国人习惯于盲目竞争。现在煤多了,国家要限制发展、减产能。一些煤炭老板、煤炭企业把煤矿关了可惜,想为煤炭找一条出路。一听说有煤化工,觉得把煤炭变成煤化工原料,需要削减的产能就可以不用削减,可以解决燃眉之急。煤炭老板因为只是要处理自己的煤炭资源,对化工市场不了解,所以往往随便找个煤化工项目,但市场不是这么简单。刚开始中国市场比较粗放,煤化工产品甚至石油产品没有那么多,只要生产出来就可以用,品种、牌号都不需要太讲究。现在市场过剩,煤化工产品需要提高档次,企业需要建设一系列工艺装置和环保设施,还得考虑产品怎么升级,不能是初级的聚烯烃。煤炭老板就无能为力了,也拿不出那么多钱来。

既然煤化工是我国能源替代的一个重要方向,为什么国家现在严格限制煤化工项目上马?

现在煤化工产品大多是大路货、市场竞争又比较无序,那么应该怎么推动煤化工发展?

陈俊武:中国人习惯于盲目竞争。现在煤多了,国家要限制发展、减产能。一些煤炭老板、煤炭企业把煤矿关了可惜,想为煤炭找一条出路。一听说有煤化工,觉得把煤炭变成煤化工原料,需要削减的产能就可以不用削减,可以解决燃眉之急。煤炭老板因为只是要处理自己的煤炭资源,对化工市场不了解,所以往往随便找个煤化工项目,但市场不是这么简单。刚开始中国市场比较粗放,煤化工产品甚至石油产品没有那么多,只要生产出来就可以用,品种、牌号都不需要太讲究。现在市场过剩,煤化工产品需要提高档次,企业需要建设一系列工艺装置和环保设施,还得考虑产品怎么升级,不能是初级的聚烯烃。煤炭老板就无能为力了,也拿不出那么多钱来。

陈俊武:现在我们先要把技术搞起来,做战略性的技术储备,不是马上就用。现在很多人认为,搞了煤化工技术就能卖出去、就能建厂,就可大量推广。这不是我们的初衷。如煤制油技术,虽然现在成本很高,但必须得储备有这个技术。万一打仗,我国石油资源只能解决自己需求的30%,需要煤制油作为国家战略性能源替代。

现在煤化工产品大多是大路货、市场竞争又比较无序,那么应该怎么推动煤化工发展?

煤化工技术如煤制油虽然目前是作为储备技术而存在,但有没有可能在某一天取得突破,变得比较经济,从而大量推广应用?

陈俊武:现在我们先要把技术搞起来,做战略性的技术储备,不是马上就用。现在很多人认为,搞了煤化工技术就能卖出去、就能建厂,就可大量推广。这不是我们的初衷。如煤制油技术,虽然现在成本很高,但必须得储备有这个技术。万一打仗,我国石油资源只能解决自己需求的30%,需要煤制油作为国家战略性能源替代。

陈俊武:这个不是太容易。虽然我们的技术在不断进步,但是国际上以煤炭为原料开展煤化工利用的国家很有限,已经不大搞煤化工研究。只有中国一家为了我们的禀赋资源在研究,所以竞争的程度不够,成本很高。

煤化工技术如煤制油虽然目前是作为储备技术而存在,但有没有可能在某一天取得突破,变得比较经济,从而大量推广应用?

是不是说,因为没有竞争也没有可以学习借鉴的国际同行,所以我们的煤化工技术提高难度很大?

陈俊武:这个不是太容易。虽然我们的技术在不断进步,但是国际上以煤炭为原料开展煤化工利用的国家很有限,已经不大搞煤化工研究。只有中国一家为了我们的禀赋资源在研究,所以竞争的程度不够,成本很高。

陈俊武:不完全是这个原因,还有一个怎么算账的问题。煤化工一般是把固体变成气体然后变成液体,固体不能直接变成液体。煤直接制油虽然很时髦,但难度很大。国外搞了很多年也没有多大成果。我国现在煤制油直接液化做的比较好的代表是神华集团。

是不是说,因为没有竞争也没有可以学习借鉴的国际同行,所以我们的煤化工技术提高难度很大?

2008年12月31日,神华集团鄂尔多斯煤直接液化示范工程第一条百万吨级生产线,打通全部生产流程,顺利实现产出合格的柴油和石脑油,使我国成为世界上第一个掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。
神华集团原计划一开始建设3条生产线,规模达到300万吨/年,评估后上的第1条生产线(年产100万吨油品)投资就超过了100亿元,远大于炼油厂的投资。当时我国的炼油厂也就是几百万吨/年。我当时审批神华煤制油项目时就提出来,‘那么大规模是浪费国家资源,因为风险很大’。以石油催化裂化来说,我们也是从60万、120万到200万、300万开始的,再缩小也可以到十几万、几万吨。这个放大就是一个过程。现在他们建了一条生产线,形成100万吨/年的生产能力,掌握了技术,运行还可以。当然,成本还是高,还不可能大量推广。图片 5图片 6

陈俊武:不完全是这个原因,还有一个怎么算账的问题。煤化工一般是把固体变成气体然后变成液体,固体不能直接变成液体。煤直接制油虽然很时髦,但难度很大。国外搞了很多年也没有多大成果。我国现在煤制油直接液化做的比较好的代表是神华集团。

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2008年12月31日,神华集团鄂尔多斯煤直接液化示范工程第一条百万吨级生产线,打通全部生产流程,顺利实现产出合格的柴油和石脑油,使我国成为世界上第一个掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。

图片 8中国工程院院士谢和平煤炭行业应该朝着什么方向转型升级?

神华集团原计划一开始建设3条生产线,规模达到300万吨/年,评估后上的第1条生产线(年产100万吨油品)投资就超过了100亿元,远大于炼油厂的投资。当时我国的炼油厂也就是几百万吨/年。我当时审批神华煤制油项目时就提出来,‘那么大规模是浪费国家资源,因为风险很大’。以石油催化裂化来说,我们也是从60万、120万到200万、300万开始的,再缩小也可以到十几万、几万吨。这个放大就是一个过程。现在他们建了一条生产线,形成100万吨/年的生产能力,掌握了技术,运行还可以。当然,成本还是高,还不可能大量推广。

谢和平:转型转什么?要在本行业优势特色发展基础上,转向能源、资源、环境、材料、高科技技术等相关有潜力、有前景的新兴产业。转型需要创新引领,包括发展多元清洁能源体系,如果转型仍停留在低端领域,即便转型也难逃被淘汰的命运。升级更要高端起步,树立安全、高效、清洁、低碳的观念。其实,煤炭也可以成为清洁能源,煤炭应该朝着清洁利用方向努力升级,这也正是煤炭工业“十三五”规划所强调的。

二、中国工程院院士谢和平:

怎样才能实现转型升级?

2020-2030年:少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代;

谢和平:转型首先应将矿区资源环境条件全面开发。相对城市的寸土寸金,矿区一般都有足够大的地盘,完全可以将矿区打造成新的现代农业产区、科技创新中心、双创科技城等。其次,应考虑怎样将本省资源环境条件充分利用,不仅是煤炭,页岩气等资源都可以争取“收入囊中”进行开发利用。在此基础上,努力争取全国、全球资源条件,这样才能走出去。此外,要从过去我们“只能干什么”转变到“能干什么”,积极谋划高科技前沿领域。

2030-2040年:无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代;

升级也应从四个方面着手。实现技术水平高端化,机械化、智能化、尽量减少人员作业是必然趋势,开采应做到低生态损坏,利用要实现洁净、低碳、低排放,争取有利地位。目前,很多煤企的矿井水平相当,都有采掘队、通风组等,但没有特别精尖的队伍,如果进行专业作业体系改革,实现技术管理专业队化,就可以如同农村承包制一样,插秧、收割等各尽其职,哪个矿需要去哪里,不断提高专业水平。同时,煤炭行业的很多技术装备是可以拓展的,通过技术装备功能化,可将煤炭装备扩展到其它领域使用。另外,煤矿不仅拥有煤田,整个矿区的所有条件都可供开发利用,如果将所有资源很好利用,可以实现洁净能源基地多元化,形成风、光、水、电、热、气一体化洁净能源体系。

2040-2050年:地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。

为什么煤炭革命是必然的?

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谢和平:国际能源大趋势要求煤炭必须革命,整个能源格局在变化,当前全球形成了煤炭、石油、天然气、“无碳”能源平分天下的新格局。由于化石能源的碳排放和污染问题还没有很好解决,因此在能源消费总量中的占比逐步下降,全球煤炭也从主要能源变成重要部分。对国内而言也是如此,我国开始进入化石能源比重下降、“无碳”能源比重上升的结构清洁化的能源调整期。雾霾加大了政府压力,煤炭如果不变革,不变成清洁能源,不解决排放问题,即使价格便宜也不能被社会普遍接受。

中国工程院院士谢和平

不可否认,目前煤矿开发利用方式仍然较为粗放,但这并不是说我们没有技术和水平,相当程度上是因为粗放已成为习惯,全行业没有提高认识和提高标准。同时需要强调的是,中国经济社会发展还需要煤炭保持适度增长,在相当长一段时间内,我国还将保持以煤为主的格局,只不过比例会下降。另外,能源革命和“创新、协调、绿色、开发、共享”五大发展理念也倒逼煤炭行业必须主动革命。
总之,煤炭革命已具备现实可行性——煤炭是最经济最可靠的主体能源这个国情没有变;煤炭绿色开发和超低排放已具备技术基础,煤炭可以实现绿色开发、洁净利用,且技术经济可行。

煤炭行业应该朝着什么方向转型升级?

在您看来,煤炭革命应该达到什么目标?

谢和平:转型转什么?要在本行业优势特色发展基础上,转向能源、资源、环境、材料、高科技技术等相关有潜力、有前景的新兴产业。转型需要创新引领,包括发展多元清洁能源体系,如果转型仍停留在低端领域,即便转型也难逃被淘汰的命运。升级更要高端起步,树立安全、高效、清洁、低碳的观念。其实,煤炭也可以成为清洁能源,煤炭应该朝着清洁利用方向努力升级,这也正是煤炭工业“十三五”规划所强调的。

谢和平:应该实现两个目标:煤炭本身变成清洁能源,开发是绿色的、利用是清洁的,实现高效智能和可持续开发;以煤为基础,矿区本身变成集光、风、电、热、气多元协同的清洁能源基地,不只是煤炭这一单一的能源品种。我们希望30年后的煤炭工业可以实现近零生态损坏的绿色开采、近零排放的低碳利用,并形成多元协同的清洁能源基地,真正实现采掘智能化、井下无人化、地下电气化。

怎样才能实现转型升级?

为实现该目标应如何谋划?

谢和平:转型首先应将矿区资源环境条件全面开发。相对城市的寸土寸金,矿区一般都有足够大的地盘,完全可以将矿区打造成新的现代农业产区、科技创新中心、双创科技城等。其次,应考虑怎样将本省资源环境条件充分利用,不仅是煤炭,页岩气等资源都可以争取“收入囊中”进行开发利用。在此基础上,努力争取全国、全球资源条件,这样才能走出去。此外,要从过去我们“只能干什么”转变到“能干什么”,积极谋划高科技前沿领域。

谢和平:目前,煤炭行业处于最困难的时期,但煤炭消费量的减少与我国经济进入新常态有直接关系。其实不仅是煤炭,其它所有能源品种均出现需求弹性减少的趋势,风电、水电等清洁能源同样出现了限电现象,煤炭处于困境不是孤立的。我国经济正处于换档调速期,但调速不等于降速,去产能不等于不要产能,困境不等于绝境。这就需要我们清晰认识到:去产能是指去落后产能,最关键的是发展科学产能,要制定标准来倒逼科学产能;煤炭行业的转型升级是挑战,更是机遇,需要变被动为主动。

升级也应从四个方面着手。实现技术水平高端化,机械化、智能化、尽量减少人员作业是必然趋势,开采应做到低生态损坏,利用要实现洁净、低碳、低排放,争取有利地位。目前,很多煤企的矿井水平相当,都有采掘队、通风组等,但没有特别精尖的队伍,如果进行专业作业体系改革,实现技术管理专业队化,就可以如同农村承包制一样,插秧、收割等各尽其职,哪个矿需要去哪里,不断提高专业水平。同时,煤炭行业的很多技术装备是可以拓展的,通过技术装备功能化,可将煤炭装备扩展到其它领域使用。另外,煤矿不仅拥有煤田,整个矿区的所有条件都可供开发利用,如果将所有资源很好利用,可以实现洁净能源基地多元化,形成风、光、水、电、热、气一体化洁净能源体系。

其实煤炭是个宝,关键是要谋划好,因此,我认为煤炭人应该有煤炭梦,绘制一个煤炭革命的蓝图。我初步划分了三个阶段,2020-2030年进入少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代,2030-2040年进入无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代,2040-2050年进入地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。实现这个蓝图需要绿色生态开发、清洁低碳利用、多元协同发展等发展战略来支撑,也需要政府能给予政策支持,提供环境保障。

为什么煤炭革命是必然的?

进行煤炭革命最核心的问题是什么?

谢和平:国际能源大趋势要求煤炭必须革命,整个能源格局在变化,当前全球形成了煤炭、石油、天然气、“无碳”能源平分天下的新格局。由于化石能源的碳排放和污染问题还没有很好解决,因此在能源消费总量中的占比逐步下降,全球煤炭也从主要能源变成重要部分。对国内而言也是如此,我国开始进入化石能源比重下降、“无碳”能源比重上升的结构清洁化的能源调整期。雾霾加大了政府压力,煤炭如果不变革,不变成清洁能源,不解决排放问题,即使价格便宜也不能被社会普遍接受。

谢和平:最关键的是构建全产业链的煤炭革命倒逼机制,来实现煤炭革命的目的和要求。这需要依靠政府、国家、行业以及企业的自我约束,来加快并实现煤炭行业的转型升级、结构调整和转变发展方式,使煤炭行业从挖煤、供煤的初级阶段发展为供应清洁优质能源全产业链的高级阶段。

不可否认,目前煤矿开发利用方式仍然较为粗放,但这并不是说我们没有技术和水平,相当程度上是因为粗放已成为习惯,全行业没有提高认识和提高标准。同时需要强调的是,中国经济社会发展还需要煤炭保持适度增长,在相当长一段时间内,我国还将保持以煤为主的格局,只不过比例会下降。另外,能源革命和“创新、协调、绿色、开发、共享”五大发展理念也倒逼煤炭行业必须主动革命。

具体而言,可以通过科学产能倒逼煤炭科学开采的技术革命,通过超低排放和低碳循环发展倒逼煤炭清洁利用的技术革命,以多元开放协同清洁能源倒逼煤基多元清洁能源基地的技术革命,以建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系倒逼煤炭结构调整、转型发展的技术革命。

总之,煤炭革命已具备现实可行性——煤炭是最经济最可靠的主体能源这个国情没有变;煤炭绿色开发和超低排放已具备技术基础,煤炭可以实现绿色开发、洁净利用,且技术经济可行。

您提到了全产业链,进行全产业链煤炭革命技术的重点方向是什么?

在您看来,煤炭革命应该达到什么目标?

谢和平:煤炭行业必须有观念、理念的变革,技术保障也很重要。根据我们的研究规划,煤炭工业3.0时代,将发展深部煤矿基于“应力场-裂隙场-渗流场-湿度场”融合的地质保障技术等8项煤炭开发技术,以及低阶煤分级分质利用等6项煤炭利用技术,形成超低生态损害与超低排放的机械化、信息化煤炭开发利用体系。煤炭工业4.0时代,进行“深部”与“采动力学”基础科学原理与理论探索等9项煤炭开发研究,以及高参数燃煤发电、新型煤炭气化、新型燃烧脱碳3项煤炭利用技术,形成近零生态损害与近零排放的智能化、多元煤炭开发利用体系。进入煤炭工业5.0时代,发展深部复杂矿井可视化智能探测技术等6项煤炭开发理论与技术,在煤炭利用方面,发展煤炭地下气化与煤制油联产、煤炭与瓦斯喷燃爆炸发电、低碳及近零排放新理论与技术等3项研究,形成煤基多元、开放、协同、绿色开发利用的清洁能源基地。

谢和平:应该实现两个目标:煤炭本身变成清洁能源,开发是绿色的、利用是清洁的,实现高效智能和可持续开发;以煤为基础,矿区本身变成集光、风、电、热、气多元协同的清洁能源基地,不只是煤炭这一单一的能源品种。我们希望30年后的煤炭工业可以实现近零生态损坏的绿色开采、近零排放的低碳利用,并形成多元协同的清洁能源基地,真正实现采掘智能化、井下无人化、地下电气化。

我国的煤矿资源并未利用充分,煤炭行业应如何出新?

为实现该目标应如何谋划?

谢和平:煤炭行业有这样一个特点,就是地下空间永远保持着,只是一直没有利用而已。如果从开始采煤时就把巷道设计成永久性的,那么在采完煤后煤矿甚至能变成一座地下城市。

谢和平:目前,煤炭行业处于最困难的时期,但煤炭消费量的减少与我国经济进入新常态有直接关系。其实不仅是煤炭,其它所有能源品种均出现需求弹性减少的趋势,风电、水电等清洁能源同样出现了限电现象,煤炭处于困境不是孤立的。我国经济正处于换档调速期,但调速不等于降速,去产能不等于不要产能,困境不等于绝境。这就需要我们清晰认识到:去产能是指去落后产能,最关键的是发展科学产能,要制定标准来倒逼科学产能;煤炭行业的转型升级是挑战,更是机遇,需要变被动为主动。

不妨大胆想象,将这种永久性巷道用来开发地下房地产,如果做好模拟阳光、生态植被、地热转换与空气循环系统、地下清洁能源抽水储能及水电系统、地下水库、地下瀑布生态景观等,为何不能成为经济适用房积聚处?此外,参照德国鲁尔,建设地下疗养院、地下空间站等也未尝不可。
目前我国不少煤矿开采完煤后,巨大的巷道空间都空着,没有利用起来。水电站选址首先考虑要有很大的水位落差,不具备条件的还要创造条件。而煤矿千米深井不在少数,煤炭开采出来,落差就在那里,如果把地下水从负1000米提升至负200米,那已经是800米的落差,理想状态下完全可以用地下水来发电。如果还能建成小型蓄电站,就既可以形成地下水循环,又能进行储能了。

其实煤炭是个宝,关键是要谋划好,因此,我认为煤炭人应该有煤炭梦,绘制一个煤炭革命的蓝图。我初步划分了三个阶段,2020-2030年进入少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代,2030-2040年进入无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代,2040-2050年进入地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。实现这个蓝图需要绿色生态开发、清洁低碳利用、多元协同发展等发展战略来支撑,也需要政府能给予政策支持,提供环境保障。

虽然这些想法看来是“异想天开”,可行性还有待考证和研究,但不失为煤炭行业发展方向的一个参照。

进行煤炭革命最核心的问题是什么?

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谢和平:最关键的是构建全产业链的煤炭革命倒逼机制,来实现煤炭革命的目的和要求。这需要依靠政府、国家、行业以及企业的自我约束,来加快并实现煤炭行业的转型升级、结构调整和转变发展方式,使煤炭行业从挖煤、供煤的初级阶段发展为供应清洁优质能源全产业链的高级阶段。

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具体而言,可以通过科学产能倒逼煤炭科学开采的技术革命,通过超低排放和低碳循环发展倒逼煤炭清洁利用的技术革命,以多元开放协同清洁能源倒逼煤基多元清洁能源基地的技术革命,以建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系倒逼煤炭结构调整、转型发展的技术革命。

图片 13中国科学院院士何满潮

您提到了全产业链,进行全产业链煤炭革命技术的重点方向是什么?

煤炭开采:从110工法、N00工法到自动化、智能化、无人化

谢和平:煤炭行业必须有观念、理念的变革,技术保障也很重要。根据我们的研究规划,煤炭工业3.0时代,将发展深部煤矿基于“应力场-裂隙场-渗流场-湿度场”融合的地质保障技术等8项煤炭开发技术,以及低阶煤分级分质利用等6项煤炭利用技术,形成超低生态损害与超低排放的机械化、信息化煤炭开发利用体系。煤炭工业4.0时代,进行“深部”与“采动力学”基础科学原理与理论探索等9项煤炭开发研究,以及高参数燃煤发电、新型煤炭气化、新型燃烧脱碳3项煤炭利用技术,形成近零生态损害与近零排放的智能化、多元煤炭开发利用体系。进入煤炭工业5.0时代,发展深部复杂矿井可视化智能探测技术等6项煤炭开发理论与技术,在煤炭利用方面,发展煤炭地下气化与煤制油联产、煤炭与瓦斯喷燃爆炸发电、低碳及近零排放新理论与技术等3项研究,形成煤基多元、开放、协同、绿色开发利用的清洁能源基地。

何满朝:110工法、N00工法是我国矿业技术变革的第三次探索。110工法把采煤与掘进两套工序初步统一起来,使每个采煤工作面少掘进一条回采巷道,实现了无煤柱开采。N00工法在110工法的基础上,把采煤与掘进两套工序彻底统一起来,由掘进一条回采巷道变为不需要掘进回采巷道。

我国的煤矿资源并未利用充分,煤炭行业应如何出新?

“煤炭开采向深部进军,不能老用增加人的手段来实现高产。”何满潮说,N00工法已实现采、掘、运、切、支、护一体化,未来可朝着煤炭开采自动化、智能化、无人化的方向迈进。
N00工法对应的采煤机、刮板输送机等成套装备与传统采煤机、刮板输送机等煤机装备有很大不同。目前,N00工法配套的工作面整套装备的专利都掌握在中国人手中。这为我国煤矿大面积推广N00工法提供了可能,也为未来出口N00工法的配套技术奠定了基础。
如果我国所有煤矿都装备了N00工法配套的工作面整套装备,煤炭行业就有可能实现“中国制造2025”的目标。煤炭燃烧:由热化学过程变为热物理过程
何满朝:煤炭污染主要是由直接烧煤造成的,而挖煤造成的污染只是一小部分。未来煤炭洁净利用的关键在于,将煤炭燃烧过程由热化学过程变为热物理过程。
目前,煤炭燃烧的热化学过程还没有办法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出来。如果将煤炭燃烧过程变为热物理过程,那么就可以通过沉淀等其他方法将煤中的硫、砷等有毒、有害元素彻底提取出来。
未来,人类可以将深部煤矿地热资源与煤炭燃烧的热物理过程结合起来,实现治理深部煤矿热害、开发地热资源、煤炭洁净燃烧的统一。这将是我们今后的研究方向。采煤造成的地下空间:储存油气资源、CO2、核废料等,帮助风电调峰
何满朝:粗略估计,我国开采煤炭造成的地下空间有数十亿立方米。这数十亿立方米的地下空间有多少可供利用,目前还不太清楚,有待深入研究。未来,这数十亿立方米中的可供利用空间加以相应的专业化改选后,可作为储存油气资源、CO?、核废料等的场所。这对保障石油供给、减轻温室效应和减少核废料污染至关重要。通过利用废弃煤矿的地下空间,可能使废弃矿井焕发生机。
目前,我国风电开工率不足60%。未来,人类可以通过利用开采煤炭造成的地下空间帮助风电调峰。
“人类通过在条件合适的煤矿建设风电调峰电站,利用煤矿第一水平与其他水平之间的数百米高差,在电力充足时,将低水平的水抽到第一水平,以备缺电时发电;在电力短缺时,将抽到第一水平的水流向低水平,推动水力发电机运转,实现发电。”何满潮说。煤系共伴生资源:将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源
何满朝:未来将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源,势在必行。

谢和平:煤炭行业有这样一个特点,就是地下空间永远保持着,只是一直没有利用而已。如果从开始采煤时就把巷道设计成永久性的,那么在采完煤后煤矿甚至能变成一座地下城市。

长期以来,我国煤系共伴生资源有相当一部分被白白烧掉或废弃,造成了资源的巨大浪费。未来,可考虑将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,利用煤炭燃烧的热物理过程与选矿的统一,在电厂实现高效开发煤系共伴生资源。

不妨大胆想象,将这种永久性巷道用来开发地下房地产,如果做好模拟阳光、生态植被、地热转换与空气循环系统、地下清洁能源抽水储能及水电系统、地下水库、地下瀑布生态景观等,为何不能成为经济适用房积聚处?此外,参照德国鲁尔,建设地下疗养院、地下空间站等也未尝不可。

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目前我国不少煤矿开采完煤后,巨大的巷道空间都空着,没有利用起来。水电站选址首先考虑要有很大的水位落差,不具备条件的还要创造条件。而煤矿千米深井不在少数,煤炭开采出来,落差就在那里,如果把地下水从负1000米提升至负200米,那已经是800米的落差,理想状态下完全可以用地下水来发电。如果还能建成小型蓄电站,就既可以形成地下水循环,又能进行储能了。

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虽然这些想法看来是“异想天开”,可行性还有待考证和研究,但不失为煤炭行业发展方向的一个参照。

煤文化:当你饿的时候,有的人会把馒头分给你一半,这是友情,有的人会把馒头让给你先吃,这是爱情,有的人会把馒头全给你,这是亲情,有的人会把馒头藏了起来,对你说他也饿,这就是社会。

三:中国科学院院士何满潮:

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煤炭开采向深部进军

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不能老用增加人的手段来实现高产

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中国科学院院士何满潮

煤炭开采:从110工法、N00工法到自动化、智能化、无人化

110工法、N00工法是我国矿业技术变革的第三次探索。110工法把采煤与掘进两套工序初步统一起来,使每个采煤工作面少掘进一条回采巷道,实现了无煤柱开采。N00工法在110工法的基础上,把采煤与掘进两套工序彻底统一起来,由掘进一条回采巷道变为不需要掘进回采巷道。

“煤炭开采向深部进军,不能老用增加人的手段来实现高产。”何满潮说,N00工法已实现采、掘、运、切、支、护一体化,未来可朝着煤炭开采自动化、智能化、无人化的方向迈进。

N00工法对应的采煤机、刮板输送机等成套装备与传统采煤机、刮板输送机等煤机装备有很大不同。目前,N00工法配套的工作面整套装备的专利都掌握在中国人手中。这为我国煤矿大面积推广N00工法提供了可能,也为未来出口N00工法的配套技术奠定了基础。

如果我国所有煤矿都装备了N00工法配套的工作面整套装备,煤炭行业就有可能实现“中国制造2025”的目标。

煤炭燃烧:由热化学过程变为热物理过程

煤炭污染主要是由直接烧煤造成的,而挖煤造成的污染只是一小部分。未来煤炭洁净利用的关键在于,将煤炭燃烧过程由热化学过程变为热物理过程。

目前,煤炭燃烧的热化学过程还没有办法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出来。如果将煤炭燃烧过程变为热物理过程,那么就可以通过沉淀等其他方法将煤中的硫、砷等有毒、有害元素彻底提取出来。

未来,人类可以将深部煤矿地热资源与煤炭燃烧的热物理过程结合起来,实现治理深部煤矿热害、开发地热资源、煤炭洁净燃烧的统一。这将是我们今后的研究方向。

采煤造成的地下空间:储存油气资源、CO2、核废料等,帮助风电调峰

粗略估计,我国开采煤炭造成的地下空间有数十亿立方米。这数十亿立方米的地下空间有多少可供利用,目前还不太清楚,有待深入研究。未来,这数十亿立方米中的可供利用空间加以相应的专业化改选后,可作为储存油气资源、CO?、核废料等的场所。这对保障石油供给、减轻温室效应和减少核废料污染至关重要。通过利用废弃煤矿的地下空间,可能使废弃矿井焕发生机。

目前,我国风电开工率不足60%。未来,人类可以通过利用开采煤炭造成的地下空间帮助风电调峰。

“人类通过在条件合适的煤矿建设风电调峰电站,利用煤矿第一水平与其他水平之间的数百米高差,在电力充足时,将低水平的水抽到第一水平,以备缺电时发电;在电力短缺时,将抽到第一水平的水流向低水平,推动水力发电机运转,实现发电。”何满潮说。

煤系共伴生资源:将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源

未来将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,开发煤系共伴生资源,势在必行。

长期以来,我国煤系共伴生资源有相当一部分被白白烧掉或废弃,造成了资源的巨大浪费。未来,可考虑将选矿与煤炭燃烧发电过程结合,利用煤炭燃烧的热物理过程与选矿的统一,在电厂实现高效开发煤系共伴生资源。

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